The article examines current challenges in planning and ensuring maintenance and repair (M&R) operations at metallurgical enterprises, as well as methods and examples of their solutions. An analysis of existing repair planning methodologies has been carried out, their key shortcomings and ways to address them have been identified. An improved M&R planning methodology is proposed, incorporating digital tools and simulation modelling. Recommendations are provided for integrating the repair management system with the enterprise’s information systems.

Keywords: M&R, planned preventive repairs (PPR), metallurgical production, repair planning, material and technical support (MTS), simulation modeling, ERP-system.

Металлургические предприятия характеризуются высокой степенью износа оборудования, на некоторых предприятиях оборудование отработало по три своих срока эксплуатации, но держится за счёт качественных ремонтов и заменой узлов. На предприятиях добиваются непрерывности производственных процессов и жёсткие требования к надёжности, в избегании срывов сроков производства готовой продукции, которые обозначает потребитель. Срыв графика ремонтов может привести к значительным экономическим потерям и угрозе безопасности, а так же к продолжительным простоям из-за несвоевременного ремонта оборудования. Так же на многих предприятиях всё чаще встречаются проблемы с поставкой товарно-материальных ценностей, особенно импортного производства.

Актуальность темы обусловлена:

— высокой стоимостью простоев оборудования;

— необходимостью минимизации аварийных простоев и ремонтов;

— ростом требований к экологической и промышленной безопасности;

— внедрением цифровых технологий в управление производственными процессами.

— долгими сроками поставки ТМЦ.

Цель исследования — разработка методики планирования и обеспечения ремонтов металлургического производства.

Традиционные методы планирования ремонтов включают:

1. Календарный метод — ремонт по заранее установленному графику

— Плюсы: простота внедрения [3].

— Минусы: не учитывает фактический износ оборудования и риски простоев [3].

2. Метод по наработке — ремонт после определённого количества часов работы.

— Плюсы: учитывает интенсивность эксплуатации [4].

— Минусы: требует точных данных о наработке, постоянный мониторинг состояния оборудования, диагностика [4].

3. Метод по состоянию — ремонт на основе диагностики (вибрация, температура, износ).

— Плюсы: минимизация простоев [1].

— Минусы: необходимость дорогостоящего оборудования для мониторинга [1].

4. Комбинированный метод — сочетание календарного и по состоянию.

— Плюсы: баланс между надёжностью и затратами [5].

— Минусы: сложность внедрения [5].

Специфические проблемы металлургических предприятий

1. Высокие температуры и агрессивные среды ускоряют износ оборудования (печи, конвейеры, прокатные станы), например при высоких температурах в системе смазки подвижных узлов коксуется смазка или наоборот, начинает вытекать. Необходимо организовать охлаждение оборудования, например водой [1].

2. Непрерывность производства ограничивает время на плановые ремонты [2].

3. Дефицит квалифицированного персонала для сложных ремонтов и ремонтов сложного оборудования [4].

4. Логистические сложности с поставками запасных частей (длинные сроки, зависимость от поставщиков) [2].

5. Ограниченная автоматизация процессов ТОиР на многих предприятиях [5].

6. Отсутствие взаимодействия между системами планирования ремонтов и материально‑технического обеспечения [1].

Для решения специфических проблем металлургических предприятий в сфере планирования и обеспечения ТОиР можно применить комплекс мер, основанных на современных технологиях, методиках и организационных подходах.

Автоматизация процессов ТОиР . Внедрение информационных систем управления (ИСУ) ТОиР, таких как EAM (Enterprise Asset Management), ERP-модули или специализированные решения (например, TRIM, 1С:ТОИР), позволяет:

— объединить данные о ремонтах, складских запасах и бюджете в единую цифровую платформу; автоматизировать планирование работ на основе наработки, состояния оборудования или комбинации методов [1,7,10];

— формировать заявки на материально-технические ресурсы (МТР) с учётом привязанных к оборудованию запчастей [3,4];

— контролировать остатки на складах, оптимизировать уровень запасов и минимизировать риски дефицита [2,8];

— накапливать и анализировать данные об эксплуатации оборудования для прогнозирования ТОиР; повышать прозрачность процессов, улучшать взаимодействие между производственными и ремонтными службами [1,10].

Пример: на «Северстали» внедрение SAP EAM позволило сократить внеплановые простои доменных печей на 8 %, а на Благовещенском арматурном заводе (БАЗ) система 1С: ТОИР 2 КОРП помогла снизить простои на 10 % и трудозатраты в подразделениях ТОиР на 15 % [10].

Переход на обслуживание по состоянию с использованием предиктивной аналитики . Метод обслуживания «по фактическому состоянию» предполагает оценку состояния оборудования и прогноз вывода его на ТОиР на основе данных диагностики (вибрация, температура, износ). Нейросети и системы предиктивной аналитики позволяют прогнозировать отказы оборудования на горизонте 2–3 месяцев с высокой точностью, что снижает количество незапланированных простоев [1,6,11].

Система предиктивного обслуживания включает:

Сбор данных с датчиков и контрольно‑измерительных приборов (КИП) нижнего уровня:

— датчики вибрации (для выявления дисбаланса, несоосности, дефектов подшипников);

— термодатчики (контроль перегрева узлов);

— датчики давления и расхода смазочных материалов;

— акустические датчики (выявление утечек, аномальных шумов);

— системы визуального контроля (камеры, компьютерное зрение для обнаружения дефектов) [1,6].

Передача данных в единую аналитическую платформу (EAM, CMMS, АСУ ТОиР) через промышленные сети связи (например, по протоколам Modbus, OPC UA, MQTT) [1,10].

Анализ данных с помощью алгоритмов машинного обучения и нейросетей:

— выявление аномалий в работе оборудования;

— построение прогностических моделей;

— расчёт остаточного ресурса компонентов [5,11].

Формирование рекомендаций:

— автоматическое оповещение о необходимости ТОиР;

— планирование работ с указанием конкретных узлов и деталей;

— формирование заявок на запасные части [3].

Например, «Норникель» внедрил систему мониторинга с российской платформой анализа вибрационных и акустических данных для раннего выявления дефектов оборудования. Применение методов FMEA и классификации дефектов оборудования [6].

Метод FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) помогает выявить потенциальные отказоустойчивые зоны и приоритизировать меры по их устранению. Классификация дефектов по степени критичности позволяет оптимально распределять ресурсы и быстрее устранять ключевые неисправности [7,9,11].

На Челябинском тракторном заводе применение FMEA для узлов гидравлики и трансмиссий позволило сократить количество поломок в гарантийный период на 30 % [9].

Оптимизация материально-технического обеспечения (МТО)

— Интеграция систем ТОиР и МТО. Это обеспечивает информационную связь между заявкой на запчасти и конкретной работой, позволяет планировать потребности в МТР на основе объективных данных о ремонтах [2, 8].

— Использование моделей управления запасами. Для критичных для производства позиций можно применять модели с поддержанием страховых запасов (например, Minimax-модель), для некритичных — без страховых запасов [3, 8].

— Развитие импортозамещения в поставках. Переход на отечественные аналоги комплектующих и материалов снижает зависимость от иностранных поставщиков и риски, связанные с санкционными ограничениями [1, 4].

— Активное взаимодействие с поставщиками. Важно выбирать партнёров с учётом их надёжности, опыта работы, условий поставок и других критериев [2, 13].

Повышение квалификации персонала

— Обучение и переподготовка сотрудников. Необходимо развивать навыки работы с современными системами диагностики, предиктивной аналитики и другими цифровыми инструментами [7, 12].

— Внедрение системы мотивации. Можно использовать KPI для оценки эффективности работы персонала в системах ТОиР [2, 7].

— Привлечение специалистов с соответствующей технической подготовкой и опытом. Это особенно важно для сложных ремонтов и работы с высокотехнологичным оборудованием [7].

Применение теории ограничений

Стратегия производственного планирования ТОиР на основе теории ограничений позволяет определить упущенную выгоду из-за простоев «узких мест» [4, 5]. При разработке стратегии воспроизводства оборудования учитываются: физическое состояние и интенсивность эксплуатации оборудования; длительность межремонтного периода; затраты на ремонт и содержание основных средств. На первом этапе формируется комплекс мероприятий по ТОиР на основе прогноза, корректируемого с учётом рисков. На втором этапе происходит классификация оборудования по степени износа, выявление узких мест, функциональная диагностика и выбор экономически обоснованных управленческих воздействий [4, 5, 8].

Интеграция с другими системами предприятия

Важно обеспечить взаимодействие ИСУ ТОиР с ERP-системами, системами мониторинга, складского учёта и другими корпоративными информационными системами. Это позволит создать единую цифровую экосистему предприятия и повысить эффективность управления [10, 13].

Регулярный анализ и оптимизация нормативов .

Необходимо периодически пересматривать нормативы ремонтного и межремонтного циклов, учитывать фактические данные о работе оборудования, качестве запасных частей и других параметрах. Это поможет избежать необоснованных затрат и повысить точность планирования [8].

Комплексное применение этих мер позволит повысить надёжность оборудования, минимизировать аварийные простои, оптимизировать затраты на ТОиР и обеспечить непрерывность производственных процессов на металлургических предприятиях [1, 7].

Литература:

1. Твердохлебова Т. В., Кузьмин М. С., Данилова Л. В. «Организация технического обслуживания и ремонта технологического оборудования предприятий горно-металлургического комплекса: инновационный подход»//Статья в журнале: Чёрные металлы — 2024. № 1 DOI 10.17580/chm.2024.01.06
2. Шаров Е. Д., Шубат О. М. Проблемы оперативного планирования на механическом производстве: анализ влияющих факторов//Статья в журнале: Эпомен. -2023. № 75. — С.77–87. — Текст: электронный: электронно-библиотечная система. — https://elibrary.ru/item.asp?id=50409302 (дата обращения: 24.01.2023). — Режим доступа: для авториз. пользователей. eLIBRARY ID: 50409302 EDN: PKPVIM
3. Беляев С. В., Малафеев А. В., Омельченко Е. Я. Разработка оптимальных графиков ремонта оборудования электрических сетей с целью повышения надежности их функционирования.//Электротехнические системы и комплексы. 2019. № 2 (43). С. 4–11.
4. Маслов Е. А. Оптимизация организации ремонтов оборудования// В сборнике: XVI Всероссийская открытая молодежная научно-практическая конференция «Диспетчеризация и управление в электроэнергетике». Казань, 2022. С. 63–66.
5. Казаков С. А., Тихомиров В. В. Расчет графика техобслуживания и ремонтов техники на весь срок службы//Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU 2020664395, 12.11.2020. Заявка № 2020661925 от 08.10.2020.
6. Мокроусов, В. И. Управление техническим обслуживанием и ремонтами оборудования: практическое пособие / В. И. Мокроусов, В. Т. Заика. — М.: Инфра Инженерия, 2020.
7. Наер, В. Л. Организация и планирование технического обслуживания и ремонта оборудования / В. Л. Наер. — М.: Машиностроение, 2018.
8. Ничипорчик, С. Г. Техническое обслуживание и ремонт машин /С. Г. Ничипорчик. — Минск: Технопринт, 2004.
9. Журнал «Главный механик»: ежемесячное издание. — Статьи по организации ТОиР на промышленных предприятиях, обзоры CMMS систем, кейсы внедрения TPM и RCM в металлургии.
10. Moubray, J. Reliability Centered Maintenance / J. Moubray. — 2nd ed. — Industrial Press, 2001.
11. Nakajima, S. Introduction to TPM: Total Productive Maintenance /S. Nakajima. — Productivity Press, 1988.
12. Smith, R. Maintenance Management: The Key to Effective Asset Management / R. Smith, R. Hinchcliffe. — Butterworth Heinemann, 2019.
13. Шмидт, В. В. Цифровая трансформация технического обслуживания и ремонтов / В. В. Шмидт. — СПб.: Политехника, 2023.