Планирование расхода ресурса изделий с обеспечением
максимальной готовности парка изделий и равномерной загрузки ремонтных органов
В.Я.Головин
Начальник кафедры ВВИА им. проф. Н.Е. .Жуковского,
кандидат технических наук, доцент
Москва
Одной из важных задач логистической поддержки сложной наукоемкой технической продукции (далее - изделий) является обеспечение максимальной готовности изделий к использованию по назначению. Понятие готовности изделий (парка изделий) для различных предметных областей определяется соответствующими нормативными документами. Показатели готовности зависят от многих факторов – эксплуатационно-технических характеристик изделий, характеристик системы технического обслуживания и ремонта, программы использования изделий и т.д. В данной статье, говоря о готовности парка изделий, под максимальной готовностью будем понимать максимально возможное количество исправных изделий в организации.
Поддержание требуемой готовности обеспечивается рядом организационно-технических мероприятий в отношении отдельного изделия и парка изделий, в том числе выполнением на изделиях плановых работ по техническому обслуживанию и ремонта, предусмотренных эксплуатационной и ремонтной документацией.
Количественные характеристики плана выполнения работ и плана отхода в ремонт, как правило, связаны с характеристиками плана использования изделий и зависят от этих характеристик. Очевидно, что эта зависимость только возрастает с увеличением интенсивности использования изделий. В свою очередь, возможности эксплуатирующих организаций по выполнению плановых работ и ремонта обычно ограничены и при некоторых условиях могут стать препятствием для поддержания требуемого уровня готовности (и даже снизить готовность) парка изделий, а, следовательно, выполнения плана применения изделий.
Таким образом, при эксплуатации парка изделий наукоемкой продукции в интересах поддержания максимальной готовности всего парка актуальной является задача комплексного планирования использования изделий (расхода ресурса изделий) и выполнения работ по техническому обслуживанию и ремонта изделий. Ошибочное планирование может привести к неравномерной и даже одновременной выработке ресурса до очередных работ у неоправданно большого числа изделий, временному «выбыванию» их из процесса использования по назначению, к снижению уровня готовности парка изделий, к неравномерной загрузке ремонтных органов, к образованию очередей изделий в ожидании выполнения работ и другим отрицательным последствиям в виде «упущенных» возможностей или «превышенных» затрат.
Эта задача становится особенно актуальной на начальном периоде эксплуатации парка изделий, когда осуществляется практически одновременный ввод в эксплуатацию всего парка, а изделия имеют ограниченный ресурс до первого ремонта как по наработке, так и по календарному сроку.
Постановка задачи может быть сформулирована следующим
образом:
- рассматривается парк изделий;
- как правило, изделия поступают в эксплуатирующую организацию в составе нескольких партий. Временной промежуток между поступлениями соседних партий может составлять существенную часть календарного ресурса изделия до первого ремонта;
- как правило, все изделия одной партии вводятся в эксплуатацию одновременно;
- изначально, исходя из ожидаемых задач применения по назначению и условий эксплуатации, задается средний планируемый расход ресурса (наработка) изделий за период времени (часов в месяц, часов в год и т.п.);
- на изделиях с установленной периодичностью (по наработке или по календарному сроку) выполняются регламентные работы и ремонт. Периодичность и объем выполняемых работ определяется эксплуатационной документацией (руководством по эксплуатации, техническими бюллетенями и т.д.);
- известна продолжительность выполнения ремонта;
- возможности Эксплуатанта по выполнению регламентных работ ограничены.
Ограничения и допущения по условиям задачи:
- рассматривается парк только отнотипных изделий;
- рассматривается только одна эксплуатирующая организация;
- не учитывается продолжительность выполнения регламентных работ;
- допускается увеличение календарных сроков эксплуатации изделия до очередного ремонта, если изделие не выработало полностью свой ресурс до очередного ремонта по продолжительности (по часам) использования.
Требования к решению:
- должна быть обеспечена максимальная готовность парка изделий, т.е. количество изделий, одновременно находящихся в ремонте и на выполнении работ, должно быть минимальным. Это достигается путем равномерной отправки изделий в ремонт и на регламентные работы с учетом вида регламентных работ;
- должна быть обеспечена ступенчатая выработка ресурса изделий, что позволит организовать равномерную отправку в ремонт и на регламентные работы;
- ресурс изделий до очередного ремонта должен быть полностью выработан до момента отправки в ремонт;
- должен быть определен порядок отхода изделий в ремонт с установлением сроков (дат) передачи изделий в ремонтные органы;
- должна быть определена и обеспечена равномерная загрузка органов регламента и ремонта;
- результат решения задачи должен быть получен в виде план-графиков отхода изделий в ремонт и на регламентные работы;
В соответствии с теорией моделей и методов принятия решений данная задача по своей постановке и содержанию исходных данных, ограничений и требований к решению может быть отнесена к классу задач упорядочения. Решение задачи упорядочения предполагает определение такого порядка обслуживания заявок, при котором минимизируется некоторая функция, зависящая от выбранного варианта выполнения работ на изделиях. Задачи такого типа возникают при планировании проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту, переоснащению парка оборудования и др. Для постановки и решения задач упорядочения необходима информация о требуемой последовательности выполнения операций обслуживания, продолжительности операции и затратах ресурсов на ее выполнение.
В рассматриваемой в статье задаче исходные данные являются или полагаются детерминированными величинами. При решении задачи необходимо применять методы обработки информации как по парку, так и по каждому изделию в отдельности. Учитывая объем информации, подлежащей обработке, целесообразно ставить вопрос об автоматизированном решении задачи, т.е. о создании соответствующего программно-технического решения.
Из содержания постановки задачи вытекает следующая схема ее решения.
1. Планирование отхода изделий в ремонт.
2. Планирование отправки изделий на регламентные работы.
3. Планирование (уточнение плана) работы подразделений регламента.
4. Уточнение (если необходимо) плана использования изделий с учетом возможных ограничений и уточнений плана органов регламента и ремонта.
При условии, когда период начальной эксплуатации изделий завершен, величина ступени (продолжительность временного промежутка между очередными отправками в ремонт) определяется из выражения
(1)
где 
– расчетная величина
ступени по календарному сроку;
– межремонтный ресурс изделия данного типа по
календарному сроку;
– списочная численность изделий в организации.
Величина ступени в выработке ресурса 
является
наивыгоднейшей, так как в этом случае:
- обеспечивается равномерный отход изделий в ремонт и исключается необходимость одновременного ремонта нескольких изделий;
- обеспечивается равномерная загрузка органов ремонта.
Решение этой задачи усложняется, если рассматривается период
начальной эксплуатации, а изделия передаются от Поставщика к Заказчику и
вводятся в эксплуатацию одновременно. Если еще при этом заданная средняя
наработка изделия в единицу времени 
изначально
определяется (задается) из соотношения
(2)
где 
– межремонтный ресурс
изделия по наработке (по часам, циклам и т.п.), то становится невозможным
одновременное выполнение некоторых противоречивых требований к решению задачи,
например, требования полной выработки межремонтного ресурса до отправки изделия
в ремонт при соблюдении установленного календарного срока до первого ремонта и
при обеспечении максимальной готовности парка изделий, которая достигается за
счет равномерной ступенчатой отправки изделий в ремонт.
Жесткий запрет на выход за ограничения по срокам службы до первого ремонта и желание обеспечить ступенчатую выработку ресурса (в целях создания условий для перспективного планирования поступления изделий в ремонт) приведут либо к вынужденной отправке части изделий в ремонт до наступления полной выработки межремонтного ресурса по наработке, либо к вынужденному увеличению интенсивности использования изделий.
При наличии такой возможности, как увеличение календарных сроков службы изделия до первого ремонта, и при соблюдении установленного ресурса по наработке данная задача может быть решена с соблюдением всех остальных требований. В этом случае величина ступени до отправки изделий в ремонт также определяется в соответствии с выражением (1), а суммарная наработка и средняя наработка в единицу времени для каждого отдельного изделия (на начальном периоде эксплуатации) будет своя.
Не приводя несложных математических выражений, поясним сказанное с помощью показанного на рисунке 1 примера графика ступенчатой выработки ресурса и отправки изделий в ремонт. Данный график сформирован на основании результатов работы программного приложения, реализующего рассмотренный подход к решению задачи. Изделия поступают Заказчику и вводятся в эксплуатацию тремя партиями с разными известными заранее промежутками времени между партиями по 6 изделий в каждой партии. С целью обеспечения равномерной ступенчатой выработки ресурса и равномерного отхода в ремонт, изделия с меньшим порядковым номером должны иметь большую наработку в единицу времени, и наоборот, изделия с большим порядковым номером должны иметь меньшую наработку в единицу времени.
Результаты расчета плана отхода в ремонт, приведенные на рисунке 1, являются исходными данными для планирования поступления изделий на выполнение регламентных работ на заданном периоде эксплуатации.
рис. 1 График ступенчатой выработки ресурса и
отправки изделий в ремонт
Эти данные включают в себя среднюю расчетную наработку в единицу времени по каждому изделию, используемую далее для вычисления дат поступления изделий на регламентные работы.
График, приведенный на рисунке 2, поясняет порядок формирования годового плана поступления изделий на регламентные работы. К прогнозируемой на начало планируемого периода наработке каждого изделия добавляется расчетная наработка этого изделия на планируемом периоде (на планируемый год). Затем, с учетом периодичности выполнения работ конкретного вида, для каждого экземпляра изделия определяется прогнозируемая дата достижения наработки, соответствующей отправке этого изделия на выполнение работ, а затем формируется план отправки всех изделий на выполнение плановых работ.
Для примера на рисунке 3 приведены промежуточные результаты, полученные с использованием программного приложения для расчета годового плана поступления изделий на выполнение регламентных работ. Цифры на пересечении номера изделия и месяца означают дату поступления изделия на работы, а цвет (фон) – вид планируемых работ.
рис. 2 Формирование годового плана поступления
изделий на регламентные работы
рис. 3 Промежуточные результаты годового
планирования поступления изделий на регламентные работы
На основании этих промежуточных результатов, а также с учетом располагаемых трудозатрат подразделений, выполняющих работы на изделиях, может быть выполнена корректировка имеющегося (составленного ранее) плана регламентных работ, а также последующая корректировка плана использования всего парка изделий, т.е. в целом может быть решена задача комплексного планирования расхода ресурса изделий с обеспечением максимальной готовности парка изделий и равномерной загрузки органов регламента и ремонта.