Наукові основи забезпечення ефективності системних властивостей автотранспортних засобів в проектах реалізації їх життєвого циклу

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТРАНСПОРТНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 629.113.004.67

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

НАУКОВІ ОСНОВИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ СИСТЕМНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ АВТОТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ В ПРОЕКТАХ РЕАЛІЗАЦІЇ ЇХ ЖИТТЄВОГО ЦИКЛУ

Спеціальність 05.13.22 - управління проектами та програмами

ЛЕВКІВСЬКИЙ ОЛЕКСАНДР ПЕТРОВИЧ

Київ - 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Національному транспортному університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий консультант:

Левковець Петро Романович, доктор технічних наук, професор, Національний транспортний університет, завідувач кафедри транспортного права, системного аналізу та логістики.

Офіційні опоненти:

Сидорчук Олександр Васильович, доктор технічних наук, професор, Львівський державний аграрний університет, завідувач кафедри управління проектами та безпеки виробництва в АПК;

Далека Василь Хомич, доктор технічних наук, професор, Харківська національна академія міського господарства, завідувач кафедри електричного транспорту;

Матейчик Василь Петрович, доктор технічних наук, професор, Національний транспортний університет, декан автомеханічного факультету.

Провідна установа: Національний аграрний університет Кабінету Міністрів України, м. Київ.

Захист відбудеться "29" травня 2007 р., о 12-00 годині, на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.059.01 в Національному транспортному університеті за адресою: 01010, м. Київ, вул. Суворова, 1, ауд. 333.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Національного транспортного університету за адресою: 01103, м. Київ, вул. Кіквідзе, 42.

Автореферат розісланий "27" квітня 2007 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради О.І. Мельниченко.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми обґрунтована тим, що в Україні немає єдиного підходу до вирішення науково-прикладної проблеми забезпечення системних властивостей автотранспортних засобів (АТЗ) в умовах значної зміни структури рухомого складу та реструктуризації автотранспортного комплексу (АТК).

За останнє десятиріччя структурний склад парку автомобілів України зазнав значних змін. Внаслідок інтеграції у світові автомобільні ринки в експлуатацію надходять сучасні моделі АТЗ, які відрізняються від своїх попередників принципово новими технічними рішеннями.

Разом з тим в експлуатації знаходиться значна кількість АТЗ з граничним фізичним зносом та моральним старінням. Особливо це характерно для вантажних автомобілів і автобусів, які в середньому мають більше 80 % амортизаційного пробігу.

Існуюча виробничо-технічна база комплексних автотранспортних підприємств (АТП), авторемонтних підприємств (АРП), станцій технічного обслуговування і ремонту автомобілів (СТО) не адаптована до таких змін і не може забезпечити виконання комплексу робіт щодо забезпечення системних властивостей АТЗ в процесі експлуатації за умов значної різномарочності рухомого складу.

Для докорінного поліпшення стану справ виникає необхідність розв'язання значної кількості наукових і прикладних задач, які умовно можна розділити на зовнішні, пов'язані з зміною структури АТК, і внутрішні, що передбачають значне поліпшення організації і технології відновлення ресурсу транспортних засобів в процесі експлуатації.

На сучасному етапі внутрішні задачі займають одне із провідних місць. Проведеними дослідженнями встановлено, що якість і ефективність відновлення ресурсу та ремонту АТЗ, їх агрегатів і вузлів знаходиться на низькому рівні.

Тому важливе місце у розв'язанні цієї проблеми займають розробки проектів забезпечення системних властивостей АТЗ на основі розвитку виробничо-технологічного потенціалу авторемонтного комплексу України, як складної організаційно-технологічної системи, з використанням наукових основ менеджменту, логістики, реінжинірингу, маркетингу, моніторингу, інформаційних технологій та методично-програмного забезпечення.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Напрямок досліджень по дисертації належить до основних наукових напрямків Національного транспортного університету і є складовою частиною наукових досліджень з комплексних науково-дослідних робіт та договорів:

1. Розробка методів і моделей для оцінки виробничо-технічного потенціалу АТП (№ держреєстрації 0104U000491).

2. Розробка методів, моделей і стратегій розвитку виробництва на базі інвестиційної діяльності (№ держреєстрації 0101U002017).

3. Розробка проекту Програми зменшення негативного впливу автотранспорту на довкілля (№ держреєстрації 0100U004328).

4. Розробка основ ресурсозберігальних технологічних методів формування регулярних макрорельєфів при виготовленні і ремонті транспортних засобів (№ держреєстрації 0102U002752).

Мета та задачі дослідження: Метою дисертаційної роботи є забезпечення системних властивостей АТЗ в процесі їх експлуатації на основі розробки та реалізації методів, моделей і алгоритмів в проектах управління авторемонтним виробництвом з урахуванням структурного складу парку АТЗ, наявності виробничо-технічної бази для ремонту, трудових, енергетичних та матеріальних ресурсів.

Для досягнення поставленої мети в дисертаційній роботі визначені такі задачі дослідження:

- провести аналіз наукової проблеми, в результаті якої виявити: комплексні показники, що характеризують системні властивості АТЗ та причини їх втрати в процесі експлуатації; стан виробничих структур, які забезпечують системні властивості АТЗ в процесі експлуатації;

- розробити науково-прикладну об'єктно-орієнтовану методику вирішення комплексу задач забезпечення системних властивостей АТЗ в проектах реалізації їх життєвого циклу;

- розробити методику розвитку проектів виробничо-технологічного потенціалу по ремонту АТЗ на сучасному етапі, в рамках якої провести:

· визначення систем ремонту АТЗ;

· визначення раціональних методів організації ремонту АТЗ;

· визначення рівня надійності відновлених деталей;

· визначення системної ефективності відновлення та зміцнення деталей;

· визначення рівня спеціалізації авторемонтних виробничих структур;

· формування методики техніко-економічної оцінки технологічних процесів відновлення і зміцнення деталей;

- розробити моделі управління проектами децентралізованого відновлення ресурсу деталей АТЗ в процесі експлуатації;

- впровадити результати досліджень по управлінню проектами виробничо-технологічним потенціалом забезпечення системних властивостей АТЗ в практику.

Об'єктом дослідження є АТЗ, виробничі структури та технологічні процеси забезпечення ефективності системних властивостей АТЗ в проектах реалізації їх життєвого циклу.

Предметом дослідження є методи і моделі управління проектами організаційно-функціональних виробничо-технологічних структур забезпечення системних властивостей АТЗ на основі методології системного підходу.

Методи дослідження. Для досягнення поставленої мети в дисертації використані: методологія системного підходу; теорія складних систем управління; технічна і економічна кібернетика; основи проектування систем управління; теорія множин і матриць; інформатизація в управлінні; теоретичні аспекти функціонування підприємств АТК.

Наукова новизна досліджень і одержаних результатів полягає в тому, що вперше з єдиних системних позицій запропоновано науково-обґрунтований підхід до формування виробничих структур та впровадження технологічних процесів забезпечення системних властивостей АТЗ в процесі експлуатації, який базується на розробці моделей та методик управління проектами організаційно-технологічних систем авторемонтного виробництва. роботоздатність автотранспорт ефективність відновлення

Проблема забезпечення системних властивостей АТЗ в процесі експлуатації представлена у складі задач, при вирішенні яких отримані такі основні наукові положення та результати:

1. Розроблено методики вирішення комплексу науково-прикладних задач та обґрунтування основних напрямків управління проектами організаційно-технологічних структур авторемонтного виробництва України, що забезпечують необхідні системні властивості АТЗ.

2. Сформовано обмеження (критерії) управління проектами забезпечення системних властивостей АТЗ в процесі експлуатації на основі комплексного аналізу параметрів, що характеризують безвідмовність, довговічність, ремонтопридатність, економічність та екологічність АТЗ.

3. Розроблено методику обґрунтування параметрів конфігурації проектів організаційно-технологічних систем відновлення ресурсу АТЗ в процесі експлуатації. Проведений аналіз розвитку авторемонтного виробництва переконує у тому, що існуючі методики не достатньо адекватно відображають реальні процеси. Більшість відомих методик розроблені для умов концентрації однотипних моделей АТЗ, що унеможливлює їх ефективне використання за умов значної різномарочності транспортних засобів. Окрім того, вони не враховують стохастичний характер чинників розвитку сучасного авторемонтного виробництва, а саме: динаміку зміни структури автопарку та його технічний стан, властивості технологічних процесів відновлення та зміцнення деталей і т.ін.

4. Виконано систематизацію і класифікацію сучасних способів відновлення та зміцнення деталей. Систематизація проведена з застосуванням методу морфологічного аналізу за ознаками фізико-хімічних процесів, які лежать в основі способу, переваг і недоліків способу та його застосовності до номенклатури деталей АТЗ, що підлягає відновленню.

5. Отримала подальший розвиток методика визначення ефективних способів відновлення деталей, яка враховує організаційно-технологічні показники підприємства. Основним змістом організаційно-технологічного показника є вибір ефективного технологічного процесу відновлення деталей з врахування простоїв АТЗ в ремонті, дефіцитності допоміжних і основних матеріалів та ступеня кваліфікації робітників.

6. Розроблено модель логістичного управління процесами забезпечення необхідного рівня системної ефективності відновлення ресурсу АТЗ.

7. Розроблено інформаційну модель управління проектами забезпечення системних властивостей АТЗ в умовах експлуатації, яка передбачає прийняття управлінських рішень з максимальним охопленням всіх взаємозв'язків виробничих процесів, що впливають на системні властивості АТЗ та дослідження наслідків тієї чи іншої альтернативи.

8. Обґрунтовано організаційні і технологічні засади децентралізованого відновлення швидкозношуваних деталей, що забезпечують оптимальні системні властивості АТЗ в умовах експлуатації.

9. Розроблено проекти виробничих структур децентралізованого відновлення деталей у комплексному АТП з різномарочним рухомим складом. Організаційно-технологічна сторона робіт по створенню таких структур виконувалась відповідно до вимог ISO 9001:2000 "Системи менеджменту якості. Вимоги." і полягає в багатофункціональному підході щодо розробок і FMEA-аналізу (Failure Mode and Effects Analysis) характеру і наслідків відмов, враховуючи дії по зниженню потенційних ризиків змін системних властивостей АТЗ в умовах експлуатації. Проведені дослідження показали, що високий рівень системної ефективності мають гнучкі технологічні процеси відновлення деталей способом детонаційного напилення, електродугового наплавлення в середовищі СО ₂, нанесення полімерних матеріалів та електроіскрового легування.

Практичне значення одержаних результатів дисертаційної роботи полягає в тому, що розроблені методи, моделі і алгоритми управління проектами забезпечення системних властивостей АТЗ в процесі експлуатації доведені до рівня організаційних процедур і можуть бути реалізовані в будь-якому АРП, АТП, СТО, ремонтній майстерні, незалежно від їх відомчої підпорядкованості.

За результатами досліджень автором організовані в ВАТ "АТП-3" дільниці для відновлення деталей детонаційним напиленням, електродуговим наплавленням, нанесення полімерних матеріалів, пост по зміцненню пальців рульового керування, а також станція технічного обслуговування автомобілів. У ході досліджень модернізовані і виготовлені наступні види обладнання: установка УД-209 модернізована для наплавлення деталей довжиною до 1300 мм; маніпулятор "Прометей" модернізовано для нанесення детонаційних покриттів на колінчасті вали двигунів ЯМЗ-236, ЯМЗ-238, КамАЗ-740 та ін.; виготовлено установку струминно-абразивної підготовки деталей до відновлення; виготовлено обладнання для вигладжування пальців рульового керування після електроіскрової обробки; виготовлено обладнання для нанесення полімерних матеріалів на вторинні вали коробок передач ЯМЗ та посадочні місця під підшипники в корпусних деталях.

Результати досліджень впроваджені у ВАТ "АТП-3", (м. Київ), Асоціації відкритих акціонерних товариств "Київбудтранс", КТБ "Деметон" ІПМ НАН України, Українській автомобільній корпорації "УкрАВТО", Головному управлінні транспорту, зв'язку та інформатизації Київської міської державної адміністрації, Державному підприємстві "Служба міжнародних автомобільних перевезень", що підтвердило їх актуальність і практичну значимість.

Результати роботи використовуються в навчальному процесі Національного транспортного університету при підготовці спеціалістів та магістрів з спеціальностей: "Технологія і устаткування відновлення та підвищення зносостійкості машин і конструкцій", "Автомобілі і автомобільне господарство", "Двигуни внутрішнього згорання".

Особистий внесок здобувача. Наукові результати, що викладені в дисертації і отримані здобувачем особисто, полягають у формулюванні наукової проблеми, постановці цілей і задач досліджень, розробці алгоритмів і математичних моделей та методів їх реалізації й оцінки ефективності, а також випробувань і впровадження у виробництво.

Особистий внесок здобувача підтверджують 28 самостійних праць, у яких викладено основні положення дисертації, а також 34 праці у співавторстві. У працях із співавторами автор сформував організаційне забезпечення управління проектами у структурі малого життєвого циклу АТЗ [1, 10, 13, 37, 52, 54, 62], розробив моделі, методики та алгоритми управління проектами забезпечення системних властивостей АТЗ в умовах експлуатації [1-4, 6, 8, 11, 12, 34, 45, 48, 53, 55, 59], провів аналіз динамикі зміни структури автопарку і його технічного стану та виробничо-технологічних структур, що забезпечують системні властивості АТЗ на сучасному етапі [30, 60, 61], розробив технологічні проекти відновлення ресурсу АТЗ [7, 51, 56], провів дослідження щодо ефективності науково-прикладних розробок [5, 9, 38, 39, 41, 57, 58].

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень доповідались і отримали позитивну оцінку на:

- наукових конференціях професорсько-викладацького складу НТУ (1994-1996, 2000-2006 р.р.);

- міжнародній науково-технічній конференції "Проблеми автомобільного транспорту на сучасному етапі" (м. Київ, 1996 р.);

- наукових семінарах "Системні методи керування, технологія та організація виробництва, ремонту і експлуатації автомобілів" (м. Київ, 1997-2003 рр.);

- міжнародних наукових конференціях "Системні методи керування, технологія та організація виробництва, ремонту і експлуатації автомобілів" (м. Київ, 2000-2003 рр.);

- міжнародних наукових конференціях "Проектування й оптимізація автомобільних транспортних засобів та колісних машин", "SAKON 00", "SAKON 01", "SAKON 02", "SAKON 03", (Польща, 2000-2003 р.р.);

- міжнародній науково-технічній конференції "Новые технологии в машино-приборостроении и на транспорте", (м. Севастополь, 2001 р.);

- XI міжнародному науково-технічному семінарі "Високі технології: розвиток і кадрове забезпечення", (м. Алушта, 2001 р.);

- ІХ міжнародній науково-практичній конференції "Организация и технология ремонта машин, механизмов, оборудования", (м. Київ, 2001 р.);

- міжнародній конференції "Сварка и родственные технологии 2002", (м. Київ, 2002 р.);

- V - ІХ міжнародних науково-технічних конференціях "Автомобільний транспорт: проблеми і перспективи", (м. Севастополь, 2002-2006 рр.);

- XIІ і XIІІ міжнародному науково-технічному семінарі "Високі технології: тенденції розвитку", (м. Алушта, 2002-2003 рр.);

- ІІІ і VII міжнародній Промисловій конференції "Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях", (п. Славське, Карпати, 2003 р, 2007 р.);

- науково-технічному семінарі "Прогресивні технології зварювання в промисловості", (м. Київ, 2003 р.);

- науково-практичній конференції "Управління безпекою та якістю транспортних засобів і перевезень", (м. Київ, ДП "Державтотранс-НДІпроект", 2003 р.);

- міжнародній науково-технічній конференції "Автомобільний транспорт в ХХІ столітті", (м. Харків, 2003 р.).

Публікації. Матеріали дисертаційної роботи висвітлені у 62 опублікованих наукових працях, 40 з яких - у фахових виданнях ВАК України та в одній монографії.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, п'яти розділів, загальних висновків, списку літератури з 241 найменування та додатків на 11 сторінках. У роботі 308 сторінок, у тому числі 65 рисунків та 11 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Вступ містить обґрунтування актуальності дисертаційної роботи, сформульовано її мету та визначено новизну отриманих результатів їх наукову і практичну значимість, наведено дані про апробацію та визначено особистий внесок здобувача.

У першому розділі розглядається структура програми життєвого циклу АТЗ (рис. 1). Для оцінки зв'язків між показниками, які характеризують системні властивості АТЗ і основними факторами, що забезпечують їх реалізацію на всіх етапах життєвого циклу (ЖЦ), прийнята системна модель, як математичне ядро управління програмою ЖЦ АТЗ. Використання моделей даного класу забезпечує поєднання в єдиній критеріальній системі різних показників якості АТЗ на всіх етапах ЖЦ.

Системна модель являє собою модель, сформовану шляхом об'єднання по заданому алгоритму окремих локальних моделей виробничих процесів по всіх етапах ЖЦ.

АТЗ у програмі ЖЦ може бути описаний за допомогою моделі:

, (1)

де - відповідно моделі проектів дослідно-конструкторських робіт, виготовлення, експлуатації та утилізації.

На перших етапах ЖЦ (проектування і виготовлення) АТЗ представляється як проект П ₁, і як конкретна конструкція П ₂. На цих етапах АТЗ є пасивним елементом.

Рис. 1. Структура життєвого циклу АТЗ

На етапі експлуатації АТЗ виступає як активний елемент. Його модель П ₃ є багатогранною математичною категорією, яка представляє наступні динамічні процеси: ціледосягнення, витрати ресурсів, адаптації до нових функціональних задач тощо. Організаційно-технологічна система на етапі експлуатації забезпечує реалізацію функцій ефективного використання АТЗ.

На етапі відновлення ресурсу АТЗ знову виступає, як пасивний елемент, а активною системою - організаційно-технологічна система авторемонтного виробництва.

Характерною рисою для моделі П ₄ є можливість декомпозиції АТЗ під структуру виробничих процесів організаційно-технологічної системи відновлення ресурсу. На цьому етапі забезпечуються функції якісного відновлення системних властивостей АТЗ та ефективного використання виробничо-технологічного потенціалу організаційно-технологічних систем.

Однією з головних задач розгляду АТЗ в аспекті його системних властивостей є балансування програми його використання, технічного обслуговування, ремонту з урахуванням обмежень на матеріальні, трудові і фінансові ресурси та інтенсивність витрат технічного ресурсу.

Узагальнення статистичних даних дозволило обґрунтувати параметри ефективності системних властивостей за результатами динаміки техніко-економічних і екологічних характеристик АТЗ. Встановлено, що кожний 1 % збільшення опору кочення вантажного автомобіля, пов'язаний з зносом деталей та регулюванням спряжень, супроводжується додатковими витратами палива на 0,3...0,5 %. При досягненні граничного зносу двигуна викиди шкідливих речовин збільшуються в середньому до 50 %, а витрати палива на 15 %.

Доведено, що в процесі експлуатації системні властивості АТЗ, достатньо в повній мірі, оцінюються надійністю, економічністю і екологічністю.

Представлений аналіз стану виробничо-технологічних структур АТК показує, що недостатньо використовується виробничо-технологічний потенціал комплексних АТП та АРП щодо забезпечення системних властивостей АТЗ в процесі експлуатації. Основною причиною такого становища є відсутність науково-методичних розробок управління проектами виробничо-технологічним потенціалом відновлення ресурсу швидкозношуваних деталей і ремонту АТЗ та їх вузлів і агрегатів в умовах експлуатації. Сучасне авторемонтне виробництво вимагає нового концептуального підходу, насамперед в організаційному, технологічному та економічному аспектах.

Другий розділ присвячений формуванню організаційно-технологічного середовища проектів забезпечення системних властивостей АТЗ.

До найважливіших методів розгляду стратегій забезпечення системних властивостей АТЗ в процесі експлуатації належить системний підхід.

Системний підхід сприяє головним чином виробленню правильного методологічного мислення про складний виробничо-технологічний процес (об'єкт), забезпечуючи при цьому основу для визначення внутрішніх і зовнішніх факторів у виді інтегрованого цілого, дозволяє правильно визначити функції підсистем і складної системи у цілому, в межах яких функціонує конкретний об'єкт дослідження.

В даній роботі системний підхід направлений на комплексне упорядкування виробничих структур та технологічних процесів, що забезпечують системні властивості АТЗ і формування оптимальних взаємозв'язків між ними для реалізації процесів ціледосягнення (надійності, економічності, екологічності АТЗ) з максимальною системною ефективністю.

На основі логічної схеми задач системного проектування розроблено структуру системної моделі управління проектами забезпечення ефективності системних властивостей АТЗ в процесі експлуатації за сучасних умов функціонування АТК (рис. 2).

Процеси, що забезпечують ефективні системні властивості АТЗ визначаються складом та структурою цілей які формуються з врахуванням технологічних та організаційних зв'язків з зовнішнім середовищем. Цільовий рівень Ц_с, що підлягає розгляду, можна представити у вигляді:

Ц_с = Ц (Н, Е, G); j=1,2,...J; k=1,2,...K, (2)

де H _jk - локальні цілі, що пов'язані із забезпеченням надійності АТЗ; E _jk - локальні цілі, що забезпечують економічність АТЗ; G _jk - локальні цілі, що визначають вплив на навколишнє середовище.

Практично усі параметри системних цілей є відображенням виробничо-технологічних процесів, які функціонують при експлуатації АТЗ. Параметри техніко-економічних та екологічних цілей, на якому б рівні вони не приймались, можуть бути реалізовані тільки шляхом їх втілення у відповідних транспортних процесах. З іншого боку, кожний реально функціонуючий транспортний процес у відповідній мірі впливає на фактичні значення техніко-економічних та екологічних показників діяльності виробничих структур, що забезпечують системні властивості АТЗ.

Виходячи з цього, проблема забезпечення цілеспрямованості процесів експлуатації АТЗ безпосередньо пов'язана з іншою проблемою - забезпеченням єдності цих процесів на єдиній системно-методичній основі.

Для змістовної постановки задач цілеспрямування та ціледосягнення на етапі експлуатації АТЗ необхідно виділити так званий "малий" життєвий цикл, який включає процеси перевезення вантажів (пасажирів) і підготовки виробництва по забезпеченню необхідного рівня роботоздатності АТЗ - діагностування, ремонт та ТО АТЗ

З позицій тривіальних представлень виробничі процеси перевезень відносяться до основного виробництва (ВП-1), а виробничі процеси, які забезпечують підтримання АТЗ у справному стані, відносяться додопоміжного виробництва (ВП-2). Функціонування виробничих процесів ВП-1 та ВП-2 може бути представлено відповідною множиною показників, що їх характеризують (продуктивність АТЗ; простої АТЗ в ремонті та ТО; продуктивність ремонту; рівень запасів обмінного фонду; рівень відновлення деталей і т. і.).

З позицій системного аналізу, системний рівень виробничих процесів П_с можна представити у вигляді моделі, що розвивається:

Рис. 2. Структурна модель до розгляду стратегій забезпечення системних властивостей АТЗ

П_с = П_с(П ₁, П ₂,... П_і), (3)

де П ₁, П ₂,...П_і - відповідні показники, що характеризують процеси розвитку та функціонування ВП-1 і ВП-2.

Використання трудових, матеріальних, паливно-енергетичних ресурсів, вплив на зовнішнє середовище в результаті виробничої діяльності, забезпечення коефіцієнту експлуатаційної надійності АТЗ характеризують структурний (ресурсний) рівень організації та функціонування АТК. На цьому рівні формуються взаємозв'язки ВП-1 та ВП-2 на основі критеріїв системної ефективності S_c = S_c(S_H, S_E, S_G), які визначаються шляхом мінімізації (максимізації) локальних цілей (структур).

Системний критерій стратегій забезпечення експлуатаційної надійності АТЗ формується на основі максимізації рівня надійності АТЗ H_jkmax, мінімізації експлуатаційних витрат E_jkmin та шкідливого впливу на навколишнє середовище G_jkmin і може бути представлений за допомогою виразу:

S_c = maxH_jk minE_jk minG_jk (4)

На основі оптимальних системних критеріїв формується множина задач, які виступають у вигляді конструктивних рішень управління проектами.

Проекти забезпечення системних властивостей АТЗ мають цілий комплекс взаємозалежних цілей. Наприклад, основною метою проекту, пов'язаного з забезпеченням ефективності системних властивостей АТЗ в процесі експлуатації, є розробка технологічного процесу відновленням ресурсу швидкозношуваних деталей. Проміжними цілями (підцілями) можуть бути розробка обладнання, пристосувань, бази даних інформаційного супроводження технологічного процесу і т. і. У розробці бази даних інформаційного супроводження технологічного процесу, у свою чергу, може бути виділена мета більш низького рівня - розробка ремонтного креслення, вибір режимів обробки і так далі. Той факт, що проекти орієнтовані на досягнення мети, має суттєвий внутрішній зміст для управління ними. Насамперед, він припускає, що важливою рисою управління проектами є точне визначення й формулювання цілей шляхом декомпозиції, починаючи з вищого рівня, а потім поступово опускаючись до найбільш деталізованих цілей і завдань.

Проект відновлення ресурсу АТЗ розглядається як системне дослідження обраних цілей, і просування проекту вперед з досягненням цілей усе більш високого рівня, поки не досягнута кінцева мета. У роботі сформовано ієрархію системних зв'язків при управлінні проектами забезпечення системних властивостей АТЗ (рис. 3).

Рис. 3. Ієрархія системних зв'язків при управлінні проектами забезпечення системних властивостей АТЗ: координаційний зв'язок; інформаційний (зворотній) зв'язок

З точки зору системного підходу виробничі структури (АРП, АТП, СТО, ремонтні майстерні і т.і.) і технологічні процеси діагностування, ремонту, відновлення деталей, ТО є складними організаційно-технологічними системами (СОТС) техніко-економічного спрямування.

Створення та функціонування таких систем пов'язано із рядом ускладнень, обумовлених недостатнім розвитком теоретичних аспектів аналізу і синтезу СОТС АТК України за ринкових умов функціонування та відсутністю формалізованого опису, який дозволив би визначити ефективність виробничих структур, які забезпечують системні властивості АТЗ в процесі експлуатації.

Використовуючи модель управління системою з зворотнім зв'язком, в дисертаційній роботі сформовано складну систему у вигляді множини локальних підсистем (рис. 4).

Модель системи буде мати вигляд:

(5)

де - параметри і функції n-го локального технологічного процесу m-ої виробничої системи.

(6)

Проблема забезпечення цільової спрямованості процесів управління на кінцеві результати діяльності безпосередньо залежить від іншої проблеми - забезпечення єдності цих процесів на загальній інформаційній основі.

Рис. 4. Структурна схема СОТС

Модель функції, що характеризує стан (єдність) виробничої системи (технологічного процесу) буде мати вигляд:

. (7)

Тобто, функції управління локальними процесами є одночасно об'єктами управління СОТС в цілому.

Технологія управління повинна проектуватись таким чином, щоб інформація, яка характеризує виробництво в статиці і міститься в базі даних системи управління, а також дані про стан окремих виробничих процесів в різні проміжки часу, отримані на рівні матеріальних потоків, багаторазово використовувались на всіх рівнях організаційної структури управління при здійсненні різних аналізів, необхідних для формування управлінських дій на виробництво, при зміні об'єктів ремонту, значень критеріїв (обмежень) надійності, економічності, екологічності і т.ін.

Досягнення цілей у процесі управління реалізується за рахунок постановки й рішення множини завдань управління, формування функцій, які забезпечують їх рішення, побудови математичних моделей виробничих процесів, оптимізації впливу на кінцеві результати виробничо-господарської діяльності організаційно-технологічних структур різних факторів, визначення принципів і механізмів взаємодії основного і допоміжного виробництва. Тобто, проблема забезпечення цільової спрямованості процесів управління СОТС на кінцеві результати діяльності безпосередньо залежить від іншої проблеми - забезпечення єдності принципів управління СОТС на загальній інформаційній основі.

Проведені дослідження показують, що системна ефективність управління проектами СОТС АТК базується на принципах: цілісності, цілеспрямованості, моделювання, системної ефективності, логіко-інформаційної реалізованості, інваріантності.

Принцип цілісності характеризує СОТС як єдине ціле. Реалізація цього принципу вимагає врахування всіх взаємозв'язків, як всередині СОТС (внутрішні зв'язки) так і з зовнішнім середовищем (зовнішні зв'язки).

Принцип цілеспрямованості характеризує можливість СОТС керувати своєю ентропією при дії на неї зовнішнього середовища. Цей принцип забезпечує досягнення системою наміченої мети за рахунок вибору оптимальних (раціональних) стратегій забезпечення системних властивостей АТЗ в процесі експлуатації.

Принцип можливості моделювання полягає у тому, що СОТС може бути представлена кінцевою множиною моделей, які дозволяють дослідити окремі властивості або систему в цілому.

Реалізація цього принципу при управлінні проектами СОТС дозволяє отримати предметно-зорієнтовані моделі об'єктів, процесів і їх властивостей, а також дослідити їх поведінку з урахуванням різних аспектів функціонування у процесі експлуатації АТЗ.

Принцип логіко-інформаційної реалізованості полягає в послідовній реалізації стратегій з "минулого в сучасне" і з "сучасного в майбутнє" у процесі експлуатації АТЗ різних за віковою структурою та з перспективою поповнення автопарку новими моделями і модифікаціями.

Принцип системної ефективності реалізується шляхом оптимального вибору єдиної сукупності властивостей системи і забезпечення досягнення їх на усіх етапах функціонування СОТС. Структура показників, що характеризують властивості системи на усіх етапах її життєвого циклу, формується як результат аналізу логічних схем їх взаємодії і ступеня дії на неї зовнішнього середовища.

Принцип інваріантності полягає в компенсації процесів збурювань, що впливають на СОТС.

При забезпеченні системних властивостей АТЗ роль такого інваріанта грає нормально функціонуюче основне ремонтне виробництво АРП, АТП, СТО і т.ін., оптимально "налаштоване" на ремонт транспортних засобів. Роль адаптера виконують допоміжні виробництва, наприклад, дільниці по відновленню деталей, які характеризується гнучкими системами відновлення та зміцнення деталей досить широкої номенклатури.

Третій розділ присвячений розробці методик управління проектами відновлення ресурсу АТЗ у структурі малого ЖЦ.

На сучасному етапі відсутня загальноприйнята методика оцінки системних властивостей АТЗ в умовах експлуатації. На практиці, в залежності від локальних цілей, що обумовлюють системні властивості АТЗ, застосовують різні показники-критерії: коефіцієнт технічної готовності; простої АТЗ в ремонті і ТО; якість ремонту і ТО; продуктивність ремонту; витрати на запасні частини; рівень запасів обмінного фонду; якість відновлення деталей і т.і. Тобто, визначення системних властивостей АТЗ - це визначення якісних змін параметрів, що характеризують експлуатаційні властивості АТЗ і, відповідно, їх можна оцінити за допомогою вектора якості:

Н_n = Н _n {n₁, n₂,... n_i}, n = 1,2,... N, (8)

де Н_n - вектор якості АТЗ; n₁, n₂,... n_i - складові вектора якості.

Величини n₁, n₂,... n_i формуються на основі властивостей, що характеризують АТЗ (агрегат, вузол, деталь).

У роботі пропонується розглядати критерій оцінки системних властивостей АТЗ в процесі експлуатації на основі комплексного аналізу показників, що характеризують економічність, безвідмовність, довговічність, ремонтопридатність, екологічність АТЗ.

Параметри, що характеризують системні властивості АТЗ визначаються складом та структурою цілей, які формуються з врахуванням технологічних та організаційних зв'язків з зовнішнім середовищем. В значній мірі системні властивості АТЗ (вузла, агрегату, деталі) визначається досконалістю конструкції, технологією виготовлення, умовами експлуатації та якістю ремонту.

В роботі розроблено методику формування конфігурації проектів організаційно-технологічних систем ремонту АТЗ, яка полягає у тому, щоб на початку проекту визначити кінцеву структуру майбутньої системи і розробити науково-прикладні засади управління проектом.

Аналіз науково-методичних основ обґрунтування параметрів конфігурації проектів удосконалення виробничо-технологічних систем відновлення ресурсу АТЗ переконує у тому, що вони не достатньо адекватно відображають реальні процеси. Більшість відомих методів розроблені для умов концентрації однотипних моделей АТЗ, що унеможливлює їх ефективне використання за умов значної різномарочності транспортних засобів. Окрім того, вони не враховують стохастичний характер чинників розвитку сучасного авторемонтного виробництва, а саме: динаміку зміни структури автопарку та його технічний стан, властивості технологічних процесів відновлення та зміцнення деталей, тощо.

Відомо, що в останні роки намітилась тенденція обмеження КР і збільшення частки амортизаційних відрахувань на заміну зношеного і морально застарілого парку транспортних засобів. Деякі фахівці, ґрунтуючись на результатах аналізу сучасного стану авторемонтного виробництва, пропонують відмовитись від КР. Як правило, такі пропозиції економічно не обґрунтовані. За підрахунками економістів США, кожний долар, вкладений в організацію ремонту, ТО та виробництва запасних частин, може забезпечити в два рази більший прибуток, чим сам продаж автомобілів.

При вирішенні проблеми ремонту АТЗ питання повинно ставитись не про ліквідацію КР, а про їх доведення до межі економічної ефективності. Так, в країнах, що досягли високого рівня автомобілізації практично відмовились від повнокомплектного КР АТЗ замінивши його агрегатним.

Відмова від повнокомплектного КР АТЗ і впровадження агрегатного методу ремонту вимагає зміни стратегії ремонту АТЗ в умовах АТП, СТО та АРП.

Автором проведені розрахунки по формуванню оптимальної періодичності ремонтних впливів по відновленню системних властивостей двигунів ЯМЗ-236, -238, КамАЗ-740 з заміною групи деталей в умовах комплексного АТП.

У якості вихідних даних послужили експериментально встановлені середні значення ресурсу основних деталей та значення економічних показників, що обумовлюють доцільність одночасної заміни групи деталей. Наприклад, для двигунів ЯМЗ-238, які встановлено на автомобілях КрАЗ-256Б 1, що експлуатуються на будівельних об'єктах Київміськбуду до першого КР необхідно провести два планові ремонтні впливи з заміною наступних деталей: вкладишів колінчастого вала, поршневих кілець, прокладок головок блоку циліндрів, ущільнювальних кілець гільз циліндрів і інших прокладок та сальників. Статистичний ряд інформації про надійність двигунів ЯМЗ-238 наведено в табл. 1.

Зазначені ремонтні впливи забезпечують середній ресурс двигуна до КР понад 300 тис. км.:

.

Середнє квадратичне відхилення:

.

становить 31,9 тис. км.

Доречно відзначити, що для досягнення рівноцінного пробігу при традиційній системі ремонту треба було б провести капітальний ремонт двигуну, витрати на виконання якого і втрати, пов'язані з простоями АТЗ у ремонті і транспортуванням двигуна у КР в 1,5…1,7 рази більші ніж заміна деталей, передбачених розробленою схемою ремонту.

Таблиця 1

Статистичний ряд інформації про надійність двигунів ЯМЗ-238 за даними досліджень проведених у ВАТ "АТП-3"

№ інтер-валу	Інтервал, тис. км	Середина інтер-валу , тис. км	Частота	Частість
1	246-266	256	2	0,026
2	266-286	276	11	0,146
3	286-306	296	32	0,426
4	306-326	316	14	0,186
5	326-346	336	6	0,080
6	346-366	356	4	0,053
7	366-386	376	3	0,040
8	386-406	396	2	0,026
9	406-426	416	1	0,013

Таким чином, підтримка АТЗ в роботоздатному стані характеризується різноманітністю форм і методів виконання ремонту.

Проведені дослідження щодо забезпечення ефективності системних властивостей АТЗ в процесі експлуатації показують, що на сучасному етапі основними напрямками забезпечення роботоздатності АТЗ є:

- відмова від повнокомплектного КР АТЗ та розвиток виробничо-технологічних систем по КР вузлів, механізмів і агрегатів на основі сучасних технологій відновлення деталей;

- концентрація уваги на якісному відновленні базових і основних деталей на рівні технічних умов заводів-виробників;

- вдосконалення технологічних процесів ремонту АТЗ на основі агрегатного та вузлового методів;

- організація ремонту АТЗ безпосередньо фірмою-виробником.

В даному дослідженні в основі визначення конфігурації проекту авторемонтної структури лежить гіпотеза незнеособленого ремонту.

Ремонт різних моделей і неоднакового технічного стану АТЗ, їх агрегатів, вузлів є головною особливістю під час визначення конфігурації проекту.

Недоліки, що мають місце при забезпеченні системних властивостей АТЗ, у значній мірі обумовлені застарілими науково-методичними розробками управління проектами ремонту АТЗ та технології відновлення і зміцнення автомобільних деталей, застарілою методологією щодо спеціалізації виробничих структур ремонту АТЗ.

Багаторічний досвід свідчить, що існуюча система ремонту АТЗ є дуже недосконалою через високу трудомісткість та низький рівень якості.

Одна із причин, що призводить до цього - організація відновлення деталей.

За сучасних економічних умов відновлювальні технології авторемонтного виробництва набувають нового підходу. Теоретичною базою якого є дослідження адаптивності технологічних процесів відновлення деталей та формування гнучких технологічних структур ремонту АТЗ.

В роботі пропонується рівень адаптації визначати методом морфологічного аналізу за сукупністю параметрів, що обумовлюють комплексну оцінку методу (способу) відновлення деталей.

Суть морфологічного методу аналізу технологічних процесів відновлення деталей полягає в тому, щоб усі можливі рішення були вивчені, перш ніж зроблений вибір. Сучасне авторемонтне виробництво нараховує понад 130 технологій відновлення та зміцнення автомобільних деталей і морфологічний аналіз необхідний для прискорення процесу вибору раціонального способу.

В даному дослідженні в основу класифікації покладемо принцип угруповання методів по сутності фізичного процесу, що протікає при відновленні. У кожній класифікаційній групі зосереджуються способи відновлення, що здійснюються в основному з використанням однорідного устаткування, пристосувань, інструмента тощо.

Для порівняльної оцінки способів узагальнено статистичний матеріал з багатьох літературних джерел та практичного досвіду.

Обробка цього матеріалу дозволила установити, які процеси лежать в основі способу, які фактори визначають той чи інший параметр, переваги і недоліки способу та його застосовність до номенклатури відновлюємих деталей АТЗ.

На основі проведених морфологічних досліджень високий рівень системної застосовності показали технологічні процеси відновлення деталей способом детонаційного напилення (деталі, що працюють в умовах тертя та знакозмінними навантаженнями), електродугового наплавлення в середовищі СО ₂ (металомісткі деталі з значними величинами зносу), нанесення полімерних матеріалів (корпусні деталі, вали тощо) та електроіскрового легування (зміцнення сферичної поверхні пальців рульового керування). Ці технології характеризується високим ступенем гнучкості, можливістю автоматизації процесу, якісним формуванням шару нанесеного матеріалу і хорошими експлуатаційними властивостями відновлених (зміцнених) деталей.

Аналіз адаптивності авторемонтних виробничих структур, до виконання комплексу робіт по відновленню ресурсу АТЗ з різними конструктивними ознаками, переконує у доцільності формування авторемонтних виробничих структур основаних на гнучких технологічних системах, які б дозволяли оперативно переходити до відновлення деталей з різними конструктивними формами, але з загальними технологічними ознаками.

Вирішити цю проблему можна шляхом використання гнучких систем відновлення деталей. Але, як показують дослідження, існують різні думки щодо економічної вигідності (доцільності) впровадження гнучкого устаткування і виборі оптимального рівня його гнучкості.

В даному дослідженні гнучкість виробничо-технологічних систем відновлення автомобільних деталей оцінюється універсальністю і мобільністю. Універсальність характеризує потенційні можливості адаптації виробничо-технологічної системи до відновлення широкої номенклатури деталей, тобто її технологічні можливості. Мобільність характеризує час адаптації виробничо-технологічної системи при переході на відновлення деталей іншого типорозміру.

Кількісну характеристику гнучкості виробничо-технологічної системи відновлення деталей можна обчислити за допомогою коефіцієнтів універсальності та мобільності виробничої системи.

Коефіцієнт універсальності залежить від кількості різних функціональних станів гнучкої виробничої системи, кожен з яких відповідає роботоздатному стану для відновлення одного з типорозмірів деталей, закріплених за системою:

, (9)

де - кількість типорозмірів деталей, що відновлюються на гнучкій виробничо-технологічній системі.

Коефіцієнт мобільності характеризує витрати часу на адаптацію виробничо-технологічної системи до відновлення іншої номенклатури деталей. Його обчислюють з врахуванням часу переналагодження виробничо-технологічної системи та величини партії відновлюємих деталей.

, (10)

де - час переналагодження виробничо-технологічної системи для відновлення деталі і-го типорозміру;

- час відновлення деталі і-го типорозміру;

- величина партії запуску деталі і-го типорозміру;

п - кількість типорозмірів деталей, що відновлюються виробничо-технологічною системою.

Для підвищення коефіцієнта мобільності потрібно забезпечити швидке переналагодження всіх основних і допоміжних пристроїв виробничо-технологічної системи, що взаємодіють із деталлю.

Крім цього, як бачимо з аналізу виразу , мобільність виробничо-технологічної системи відновлення деталей зросте при збільшенні величини партії деталей.

Проведений аналіз показує, що до ефективних гнучких технологічних процесів належать способи відновлення деталей полімерними матеріалами, електродуговим наплавленням в середовищі вуглекислого газу та детонаційним напиленням. Ці способи характеризується високим ступенем гнучкості, можливістю автоматизації процесу, якісним формуванням шару нанесеного матеріалу і одержанням хороших експлуатаційних властивостей нанесених покриттів.

Для оцінки ефективності виробничих процесів відновлення деталей виникає необхідність розв'язання значної кількості науково-прикладних задач. Системна ефективність розв'язання цих задач характеризує ступінь досягнення мети, яка вимагає врахування усіх взаємозв'язків як у самій системі процесів відновлення деталей, так і при її взаємодії з навколишнім середовищем. При формуванні системи організації відновлення деталей вивчаються системні цілі та формалізоване їх представлення і механізм взаємодії.

Системна ефективність може бути визначена за допомогою вектора-функції:

(11)

де - системна ефективність розв'язання множини задач, направлених на досягнення поставленої мети; - фактичне значення величин, що характеризують стан трудових, фінансових, матеріальних та енергетичних ресурсів витрачених на розв'язання задач відновлення та зміцнення деталей; - фактичне значення якості (надійності) відновлених та зміцнених деталей; - фактичне значення підвищення продуктивності ремонту; - фактичне значення викидів забруднюючих речовин; - нормативне значення величин трудових, фінансових, матеріальних та енергетичних ресурсів витрачених на виготовлення нових деталей; - нормативне значення якості деталей, що підлягають відновленню або зміцненню; - нормативне значення продуктивності ремонту АТЗ; - нормативне значення викидів забруднюючих речовин.

Умова ефективного функціонування виробничих процесів відновлення та зміцнення деталей може бути описана співвідношенням яке характеризує вплив результатів розв'язання множини поставлених задач на витрати ресурсів, якість відновлення деталей, продуктивність ремонту та забруднення довкілля:

(12)

Для кількісної оцінки системної ефективності відновлення та зміцнення деталей може бути використана модель у вигляді матриці A_ij = {a_ij}, яка формується згідно з виразом:

1,0, якщо виконується умова ефективного функціонування

a_ij = процесу відновлення деталей, (13)

0, у протилежному випадку.

З врахуванням числових значень економії ресурсів, забезпечення якості відновлення деталей, підвищення продуктивності та зниження викидів шкідливих речовин в процесі ремонту матрицю A_ij можна представити у вигляді:

A_ij = {a_ij} {b_ij}, (14)

де b_ij - числові значення економії ресурсів, критеріїв якості відновлених деталей та продуктивності ремонту.

З врахуванням різних одиниць виміру використаних ресурсів та оцінки якості і продуктивності матрицю A_ij можна привести до виду:

В_ij = A_ij С_ij, (15)

де С_ij - вартість одиниці заощаджених ресурсів j-го найменування, зростання якості та продуктивності об'єктів ремонту за рахунок відновлення та зміцнення деталей.

Системна ефективність (e_c) впровадження i-го методу відновлення деталей може бути визначена за допомогою виразу:

e_c = e_c {Е_ji, Н_ij, P_ij, G_ij}, (16)

Якщо Е_ji, Н_ij, P_ij, G_ij, додатні, то розв'язання множини поставлених задач оптимізації процесів відновлення і зміцнення деталей забезпечує заданий рівень ефективності ремонту, а якщо від'ємні , відповідно не забезпечуються задані рівні заощадження ресурсів, якості відновлення деталей, продуктивності ремонту та екологічності.

Системна ефективність розв'язання задач, що відповідають основним напрямкам оцінки проектів виробничих процесів відновлення деталей визначається за виразом:

. (17)

де Э_Ei, Э_Hi, Э_Pi Э_Gi - ефективність виробничих процесів, які відповідно забезпечують заощадження ресурсів, якість відновлення деталей, продуктивність ремонту та екологічність технологічного процесу.

Загальна системна ефективність визначається за формулою:

Э_i = Э_i(Э_Ei, Э_Hi, Э_Pi Э_Gi). (18)

Розроблена логістична модель комплексної оцінки проектів відновлення та зміцнення деталей забезпечує системний взаємозв'язок показників заощадження ресурсів та продуктивності процесів ремонту АТЗ в єдиній критеріальній системі.

Четвертий розділ присвячений розробці моделей процесів забезпечення системних властивостей АТЗ у структурі малого життєвого циклу.

У роботі розроблено інформаційну модель управління проектами відновлення ресурсу АТЗ в умовах експлуатації, яка передбачає прийняття управлінських рішень з максимальним охопленням всіх взаємозв'язків виробничих процесів, що впливають на системні властивості АТЗ та дослідження наслідків тієї чи іншої альтернативи (рис. 5).

Відповідно до формули системного аналізу організаційно-технологічна структура процесу забезпечення оптимальних експлуатаційних властивостей АТЗ представлена моделлю:

. (19)

де - системна ціль: забезпечення оптимальних експлуатаційних властивостей АТЗ; - множина локальних цілей, що випливають із ; - множина функцій, які необхідно реалізувати для досягнення ; - множина задач, які необхідно поставити і вирішити для реалізації ; - множина методів вирішення ; - множина технологій (способів) вирішення ; - множина систем (підсистем), що реалізує ; - результати функціонування систем (підсистем) .

...