Учет неравномерности расхода запасных частей при планировании поставок станциям технического обслуживания автомобилей

Размещено на http://www.allbest.ru/

УЧЕТ НЕРАВНОМЕРНОСТИ РАСХОДА ЗАПАСНЫХ ЧАСТЕЙ ПРИ ПЛАНИРОВАНИИ ПОСТАВОК СТАНЦИЯМ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ

Гребенников С.А.¹, Гребенников А.С.², Кузьмичев А.А.³, Наумкин С.П.⁴

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» (СГТУ)¹

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» (СГТУ)²

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» (СГТУ)³

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» (СГТУ)⁴

Аннотация

В работе рассмотрены вопросы моделирования известных систем управления поставками запасных частей и комплектующих для организации технического обслуживания и ремонта автотранспортных средств. Отмечена сезонная неравномерность расхода запасных частей на сервисных станциях автомобилей, не учтенная в существующих моделях управления запасами, Приведены результаты экспериментальных исследований неравномерности расхода запасных частей и рекомендации по планированию хранимых их запасов по сезонам года.

Ключевые слова: автомобиль, предприятие, техническое состояние, планирование, запасные части, неравномерность, сезон года.

Annotation

ACCOUNTING OF NON-UNIFORMITY OF CONSUMPTION OF SPARE PARTS IN THE PLANNING OF DELIVERIES TO SERVICE STATIONS CARS

Grebennikov A.S.¹, Grebennikov S.A²., Kuzmihev A.A.³, Naumkin S. P.⁴

Federal State Educational Institution of Higher Education «Saratov state technical University named after Gagarin Yu. A.» (SSTU)¹

Federal State Educational Institution of Higher Education «Saratov state technical University named after Gagarin Yu. A.» (SSTU)²

Federal State Educational Institution of Higher Education «Saratov state technical University named after Gagarin Yu. A.» (SSTU)³

Federal State Educational Institution of Higher Education «Saratov state technical University named after Gagarin Yu. A.» (SSTU)⁴

The article deals with the modeling of spare parts supply management systems for the organization of maintenance and repair of vehicles. The seasonal unevenness of the consumption of spare parts at service stations of cars, not taken into account in the existing models of inventory management, is noted. The results of experimental studies of the irregularity of consumption of spare parts and recommendations for planning and optimizing the range of their stored stocks on the development of vehicles and the seasons are presented.

Keywords: vehicle, enterprise, technical condition, planning, spare parts, unevenness, season of the year

Производители автотранспортных средств (АТС) рассматривают процесс обеспечения запасными частями как важный элемент функционирования системы «трех S» (Sales - продажа автомобилей; Service - сервисное обслуживание; Spare parts - поставка оригинальных запчастей). Именно вопросы совершенствования системы управления по своевременному обеспечению запасными частями сети сервисных предприятий являются одним из определяющих факторов поддержания высокого уровня технической готовности и использования по назначению автомобильной техники в процессе эксплуатации.

Наиболее сложным в теории управлении поставок запчастей станциям технического обслуживания автомобилей (СТОА) является создание модели прогноза их текущего расхода. Обычно исходная информация при оценке интенсивности востребования запасных частей представляется двумя формами: статистическими данными их спроса со склада за прошлые годы или сведениями о надежности элементов автомобилей.

Второй вариант методологии прогнозирования потребности в запасных частях (нормативов расхода) по известным показателям наработки на отказ деталей или их долговечности [1, 2, 8, 10, 12] считается более достоверным. На этой базовой основе разработаны несколько разновидностей стратегий планирования и управления поставками запасных частей [3, 8, 10, 11], которые, как правило, рекомендованы для крупных автотранспортных предприятий (АТП) со значительным числом однотипных АТС и сложившимися условия их эксплуатации. В них принято условие, что в течение года спрос на поставки запасных частей к автомобилям является равномерным с интенсивностью y ед./день, соответственно в интервале времени ?t (неделя, месяц, квартал) имеет место потребность в объёме Y=y?t. С учетом сопутствующих издержек при управлении объёмами поставок используют целевую функцию минимизации затрат на обеспечение необходимых запасов на складах в планируемом интервале дней Т [3]

f₁(Т,у)= f₁(y(t), 0? t <T)=s( у_t,?0)+h(y_t <0)+gn(T), (1)

где ч - индикатор множества А(у_t ? 0 =>ч (у(t) ? 0)=1; y(t)<0 =>ч^;( y(t)?0)=0; f₁Т,у) - функция издержек управления запасами; y(t) - объем запасов для определенной номенклатуры запасных частей и комплектующих на моменты t>0, ед.; п(Т) - количество поставок на временном интервале Т, ед.; s - плата за хранение одной позиции запасной части за единицу времени, руб./ день; g - плата за доставку одной партии запасных частей, руб., h - штраф за отсутствие запасной детали, руб.

Известна также упрощенная рекомендация по определению оптимального заказа ОРЗ запасных частей на основе формулы Вильсона [9]

ОРЗ = v(2 g y(t)/ sk), (2)

где k -- коэффициент, учитывающий скорость пополнения запасов на складе (время от момента заказа до его исполнения).

Однако, как свидетельствует практика, на процессы пополнения запасов запасных частей и комплектующих сборочных единиц оказывают влияние много иных факторов, в частности, природно-климатические.

Особенно заметны значительные расхождения по планируемым и реально необходимым объёмам запасных частей и эксплуатационных материалов СТОА, которые обслуживают индивидуальных владельцев легковых автомобилей и малочисленные группы коммерческих АТС (менее 30 единиц), содержащих на балансе частных предпринимателей или бюджетных организаций. По данной категории АТС отсутствует достоверная прогнозная информация об условиях эксплуатации, периодичности проведения и времени постановки на техническое обслуживание (ТО) или текущий ремонт (ТР), что приводит к недостаточной эффективности использования известных теорий и моделей управления запасами. Особо следует уделить внимание к исследованию причинно-следственным связей неравномерности поставок запасных частей сервисных организаций в течение года с природно-климатической спецификой условий эксплуатации АТС по регионам России.

Цель статьи - обосновать зависимости неравномерности поставок запасных частей СТОА по сезонам года и длительности эксплуатации АТС.

В работах [1, 4] доказано, что поток постепенных отказов АТС в процессе эксплуатации (по пробегу l) экспоненциально увеличивается

(3)

где - параметр потока постепенных отказов в конце этапа приработки элементов автомобиля; b_отк - коэффициент интенсификации отказов.

Из динамики (3) отказов следует, что расходы на запасные части, эксплуатационные материалы и трудовые ресурсы, обеспечивающие работоспособность автомобиля в эксплуатации, подчиняются той же закономерности

(4)

где С_оз - значение материальных и трудовых затрат на устранение отказов, приведенных к началу эксплуатации (после этапа приработки); b_З - коэффициент интенсификации, характеризующий изменение эксплуатационных затрат на единицу пробега l.

Традиционно считается, что экспоненциальный рост эксплуатационных затрат на поддержание работоспособности АТС, превышающих к концу жизненного цикла более, чем в 3 раза затраты первых трёх лет [8, 10], характерен для всего периода эксплуатации. Однако экспериментальные данные свидетельствуют [4, 7, 8, 12], что при длительной эксплуатации, характерной для более 60% АТС России, в последовательных межремонтных периодах рост затрат на восстановление работоспособности и, соответственно, расход запасных частей циклически изменяются по зависимости (4), но с отличающимися коэффициентами b_З их интенсификации, уменьшающих их послеремонтный пробег. Объясняется это тем, что после проведения КР основным агрегатам автомобиля в начальные периоды следующего цикла эксплуатации затраты на поддержание его работоспособности возвращаются к значениям, близким исходным, свойственным новым автомобилям, но из-за худших показателей надёжности (технологический уровень восстановленных агрегатов после КР значительно ниже) изменяются по более «крутой» зависимости (4).

Если экономически обоснованными нормативами ограничить величину эксплуатационных затрат С_эн в межремонтных периодах, например, показателем получения максимального эффекта от выполненной АТС транспортной работы [7], то неравномерность затрат на запасные части представляет закономерность, графически отображенной на рис. 1. Вертикальными сплошными линиями на рис. 1 выделены затраты на проведение КР, которые от цикла к циклу незначительно возрастают С_кр2 > С_кр1, а пунктирными - значения пробега автомобиля до очередного КР (каждый последующий межремонтный период жизненного цикла АТС в 1,3…2 короче основного - начального, исходного).

Рис. 1. Изменение удельных эксплуатационных С_тор и ремонтно-восстановительных С_кр затрат на обеспечение работоспособности АТС по пробегу L: С_{эн кр} - предельный норматив эксплуатационных затрат на поддержание работоспособности АТС в межремонтных периодах на пробеге L_кр1, L_кр2; С_кр1, С_кр2 - соответственно стоимостные затраты на первый и второй КР; С_0тор1, С_0тор2 - соответственно значения затрат на ТО и ТР, приведенные к начальным периодам следующих циклов эксплуатации АТС после КР

Помимо учета неравномерности расхода эксплуатационных материалов по пробегу (возрасту) АТС в межремонтных циклах на планирование поставок запасных частей на СТО влияют сезонные их колебания в пределах одного года. Они связаны с высокими перепадами температуры воздуха, солнечной инсоляции, коррозионной агрессивности и изменением дорожных условий в зависимости от сезона эксплуатации [5, 6, 7, 12]. Особенно важно сезонность эксплуатации АТС учитывать в регионах с экстремальными условиями, перепады сезонных температур в которых достигают 60°С и более [5], а сезонная неравномерности потока отказов 200% (рис. 2)

Рис. 2. Распределение потока отказов двигателя (а) и электрооборудования (б) от календарного времени эксплуатации автомобиля КамАЗ-5511 в условиях Крайнего Севера [5]

Подобный перепад температур характерен 10 субъектам, наиболее суровые условия (до 90°С) в Республике Саха (Якутия). В ряде районов Сибири и Крайнего Севера при температурах минус 60...-65 'С и скорости ветра до 30 м/с протяженность морозного периода может составлять 200...300 дней в году. В таких условиях долговечность элементов двигателя, трансмиссии, АКБ и шин существенно снижается. При этом показатели эксплуатационной надежности элементов АТС по-разному реагируют на одни и те же количественные изменения температуры окружающей среды. Для элементов автомобилей КамАЗ, КрАЗ и БелАЗ, эксплуатирующийся в Якутии [5], характерно следующее преобладающее воздействие отклонения температур от оптимальных их значений на потоки отказов:

платформы, кузова, кабины, элементы подвески и рулевого управления, тормозной системы, колёса и шины увеличивают поток отказов с повышением температуры;

для двигателя, систем питания, сцепления, коробок передач и редукторов ведущих мостов, элементов электрооборудования, сальников и манжет прослеживается тенденция к увеличению отказов с понижением температур;

для передних балок, карданных валов, элементов ходовой части и других, не отмеченных выше элементов, значительные отклонения температуры окружающей среды в стороны отрицательных и положительных температур в одинаковой мере воздействуют на поток отказов.

В регионах с экстремальными низкими температурами - холодным и очень холодным климатами - по «Положению» [11] рекомендовано максимальное увеличение норматива по расходу запасных частей АТС соответственно на 25 и 40% относительно эталонной окружающей среды центральной зоны РФ с умеренным климатом. Такое корректировочное соотношение не отвечают реалиям материальных затрат на запасные части, на практике они в два-четыре раза больше [5].

Не соответствуют действительности и корректировочные коэффициенты (К₃=1,1 [11]) для территорий страны с жарким сухим и очень жарким сухим климатом. В этих регионах отчетливо заметен повышенный на 50…70% уровень потока отказов АТС в летне-осенний период [5] из-за теплового воздействия окружающей среды, высокой солнечной инсоляции и концентрации пыли (кварца с солевыми взвесями) в воздухе. Такие условия эксплуатации АТС наблюдаются в республике Калмыкия, Астраханской и Читинской областей, а также местностях, примыкающих к ним, в которых в летние месяцы среднемесячная температура превышает +35°С.

Таким образом, необходимость учета сезонных перепадов температуры воздуха в течение календарного года при планировании поставок запасных частей обусловлена их причинно-следственной связью с присущей АТС значительной неравномерности потока отказов, достигающей для экстремально низких - отрицательных температур 200% и более (рис. 2 и 3); для экстремальных положительных - до 70%.

Негативное воздействие на работоспособность элементов высоких положительных температур окружающего воздуха проявляется в меньшей степени, чем отрицательных из-за значительного различия нелинейности вязкостно-температурной характеристики моторных, трансмиссионных масел и пластичных смазок в указанных интервалах тепловых режимов работы агрегатов и систем АТС.

Рис. 3. Зависимость числа отказов N_отк рессор автомобиля КамАЗ и среднемесячной температуры t по месяцам T года в Якутии

Иллюстрацией сказанному служит рис. 4 (по данным [5]), где на общем тренде деструкции элементов АТС, эксплуатируемых в районах Крайнего Севера, явно видны две разновидности циклических изменений показателей потока отказов ДВС и автомобилей в целом: сезонная (летняя - в 1,5…2 раза ниже) - внутригодовая и интервальная - между КР.

Рис. 4. Зависимости отказов n_отк ДВС 8Ч 13/14 (а) и автомобилей КрАЗ (б) по месяцам эксплуатации Т в условиях Крайнего Севера: 1, 2 - соответственно до КР и после

Сезонная нестабильность поступления в зоны ТР АТС имеет место и в прилегающих к центральной зоне областях, но менее выражена. В частности, обобщающие результаты [8] свидетельствуют, что если показатели надежности городских автобусов большого класса в умеренной климатической зоне в летний период принять за 100%, то в осеннее - весенние месяцы эксплуатации показатели надёжности снизятся на 3… 5, а в зимние - на 20%. Влияние фактора сезонности эксплуатации АТС на отказ сальника коленчатого вала двигателя ВАЗ [6] показано на рис. 5.

Рис. 5. Влияние фактора сезонности на отказ сальника коленчатого вала двигателя ВАЗ: 1 -- исходный ряд частоты отказа; 2 -- комбинация линейно-гармонического тренда частоты отказа; С_тр -- комбинация линейно-гармонического тренда финансовых затрат, связанных с устранением отказа

диагностика автомобиль транспорт техобслуживание

Выводы:

неравномерность расхода запасных частей на поддержание работоспособности АТС в процессе эксплуатации в общем случае характеризуются экспоненциальной зависимостью (4);

апериодические циклические отклонения затрат на запасные части (рис. 1) в пределах жизненного цикла АТС, существенно меняют структуру планируемых поставок запасных частей в межремонтных циклах. В регионах с экстремальными условиями помимо нелинейности изменения эксплуатационных затрат в межремонтных периодах, значимой является периодически изменяющаяся их составляющая, зависящая от сезона года, которую также следует учитывать в прогнозах поставок запасных частей;

учет неравномерности и цикличности изменения эксплуатационных затрат на обеспечение работоспособности АТС позволяет АТП и СТО более объективно планировать текущие и прогнозируемые (квартальные, годовые) поставки запасных частей, тем самым обеспечивать ритмичный планомерный характер выполнения ремонтных и профилактических воздействий.

Библиографический список

1. Авдонькин Ф.Н. Теоретические основы технической эксплуатации автомобилей. - М.: Транспорт, 1985. - 215 с.

2. Болдин А.П. Надежность и техническая диагностика подвижного состава автомобильного транспорта. Теоретические основы: учебн. пособие / А.П. Болдин, В.И. Сарбаев. - М.: МАДИ, 2010. - 206 с.

3. Бугримов, В.А. Использование факторного анализа для оптимизации размера заказываемых партий запасных частей станций техобслуживания /В.А. Бугримов, А.В. Кондратьев, В.И. Сарбаев, В.В. Бородулин // Научное обозрение - 2017. №2. - С. 65-71.

4. Гребенников, А.С. Неравномерность и цикличность изменения затрат на обеспечение работоспособности автомобиля / А.С. Гребенников, С.А. Гребенников, А.В. Косарева //Вестник машиностроения. - 2017. №9. - С. 3-11.

5. Ишков, А.М. Математическая ритмология в работоспособности техники на Севере./ А.М. Ишков - Якутск: Изд-во Якутский научный центр СО РАН ГУП «Полиграфист». 2000. - 320 с.

6. Козловский, В. Н. Учет факторов сезонности при оценке надежности автомобилей в эксплуатации / В.Н. Козловский, Д.И. Панюков, А.В. Заятров // Автомобильная промышленность. - 2016. № 2. - С. 19-25.

7. Крайнюков, А.В. Проблема надёжного функционирования автомобильной техники в условиях низких температур /А.В. Крайнюков, И.Н. Жегалов, Т.Ю. Жданов // Автомобильная промышленность. - 2016. №11. С. 18-20.

8. Кузнецов, Е. С. Управление технической эксплуатацией автомобилей. - М.: Транспорт, 1990. - 272 с.

9. Курганов, В.М. Экономические критерии системы эксплуатации / В.М. Курганов // Грузовое и пассажирское автохозяйство. - 2007. №6. -С. 32-35.

10. Малкин, В.С. Техническая эксплуатация автомобилей: Теоретические и практические аспекты / В.С. Малкин. -М.: Изд-во «Академия», 2007. -288 с.

11. Положение о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта. - М.: Транспорт, 1986. - 78 с.

12. Резник, Л.Г. Индекс суровости условий эксплуатации машин / Л.Г. Резник // Нефть и газ. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2000. №2. - С. 112-115.

Размещено на Allbest.ru