Исследование закономерностей изменения показателей работы карьерных самосвалов в течение срока их эксплуатации

В настоящее время доля перевозок автомобильным карьерным транспортом в общем объеме транспортной работы на горных предприятиях мира достигает 75%.

В условиях рынка любое транспортное предприятие должно приносить прибыль, которая определяется соотношением доходов, получаемых при выполнении заданных объемов грузоперевозок, и расходов на транспортирование горной массы.

Каждый самосвал парка в течение срока его службы выполняет определенную транспортную работу, измеряемую в тонно-километрах, которую можно оценить в денежном выражении (т.е. оценить доход). При этом каждый самосвал конкретной модели имеет свои конструктивные особенности и технические характеристики, а также присущие только ему особенности заводской сборки, определяющие динамику изменения показателей его работы в течение срока службы.

Техническое состояние конкретного самосвала является фактором, определяющим эффективность его работы и парка карьерных самосвалов в целом, и соответствующий размер получаемой транспортным предприятием прибыли.

Самосвал, как и любая машина, в течение срока службы изнашивается, и эффективность, характеризуемая производственными и экономическими показателями ее использования, изменяется.

НТЦ «Горное Дело» совместно с работниками горных предприятий России в течение последних семи лет проводят комплекс исследований по разработке методики обоснования рациональной структуры парка карьерной техники на горных предприятиях и, в частности, структуры парка карьерных самосвалов.

При формировании рациональной структуры парка карьерных самосвалов горного предприятия необходимо решить задачу определения срока эксплуатации самосвала, при котором достигается максимальная эффективность его использования, и за пределами которого дальнейшая эксплуатация данного самосвала не рациональна и экономически не выгодна.

В этой связи целью данного этапа работ является разработка методики обоснования рациональных сроков эксплуатации карьерных самосвалов.

В настоящей статье, первой из серии статей, посвященных разработке методики обоснования рациональной структуры парка карьерной техники, приводятся результаты исследований закономерностей изменения показателей работы карьерных самосвалов в течение срока их службы на горных предприятиях России.

Анализ показателей, характеризующих техническое состояние и эксплуатацию карьерных самосвалов в течение срока их службы, показал на необходимость систематизации и уточнения формулировок с целью совершенствования процесса управления карьерным транспортом.

В этой связи в статье рассматривается ряд терминов - технических, производственных и экономических показателей, характеризующих работу самосвалов.

Показатели использования технического потенциала техники

Техническая готовность - общее время наработки на отказ карьерной техники, определяемое суммарной продолжительностью всех временных интервалов, в течение которых единица техники готова к работе, вне зависимости от фактического использования ее рабочего потенциала.

Техническая готовность самосвала определяется количеством и временем простоев на ремонте для устранения технических отказов и простоев по организационным причинам, влияющих на готовность самосвала (отсутствие запасных частей, механиков, площадей в боксе и т. д.). Показатель, характеризующий техническую готовность, -объем наработки.

Для оценки уровня технической готовности парка техники на горных предприятиях используется коэффициент технической готовности (КТГ), который рассчитывается как отношение числа исправных в данный момент единиц техники к их списочному составу [1]. Однако, такой подход не дает возможности определить реальный потенциал технической готовности парка, так как методы расчета и принимаемые показатели различаются. Возникает вопрос при анализе КТГ: «на что делить?».

Поэтому, исходя из практики работы авторов по техническому сервису карьерной техники, рекомендуется применять показатель, характеризующий техническое состояние самосвала: объем наработки часов технической готовности - как суммарное количество часов технической готовности самосвала за конкретный период времени [2].

Годовой фонд календарного времени 8760 часов. Годовой фонд рабочего времени предприятия (350 дней, 305 дней и т.д.) отличается от календарного количеством выходных дней, при которых данное предприятие не работает.

Использование в учете показателя объема наработки ЧТГ позволит корректно определять и коэффициент технической готовности, который определяется отношением объема наработки ЧТГ к фонду рабочего времени.

Нами разработана методика определения часов технической готовности, которая апробирована при реализации договоров на полное сервисное обслуживание карьерных самосвалов на Жай-ремском ГОКе (Казахстан), комбинате Печенганикель, УК Прокопьевскуголь, ОАО Междуречье, ОАО Гайский ГОК.

Коэффициент технической готовности - показатель, определяемый отношением объема наработки часов «технической готовности» к календарному или рабочему фонду времени, принятому на конкретном предприятии.

В свою очередь техническая готовность самосвала определяет объем наработки самосвалов на линии.

Объем наработки техники на линии - общее количество часов работы техники за период времени (сутки, месяц, квартал, год), в течение которого фактически используется потенциал техники. Это натуральный показатель использования самосвалов в течение определенного периода времени.

Современные методики определения производительности самосвалов, структуры парка и его динамики, применяемые ведущими компаниями -производителями карьерных самосвалов, используют именно этот показатель: объем наработки самосвалов на линии в течение срока его службы.

Так, фирма Caterpillar при расчетах общего объема транспортной работы самосвала в течение срока службы принимает общий объем наработки Т 1рл, например, для САТ-785, составляющий 90 тыс. часов.

Коэффициент использования во времени Кип - определяется отношением времени работы на линии самосвала к принятому фонду рабочего времени. Кип отражает уровень организации эксплуатационной службы транспортного предприятия и условия эксплуатации карьерного автотранспорта.

Интересен факт: если в течение десяти лет мировой уровень объема наработки самосвала на линии в год был 5000 ч, а Кип = 0.57, то сейчас производители карьерной техники готовы обеспечить более 7500 ч годовой наработки на линии каждой машины (при календарном времени 8760 ч) [2, 3].

Производственные показатели, характеризующие производительность самосвалов

Производственные показатели характеризуют фактические результаты работы конкретной единицы самосвала и парка в целом на карьере (горном предприятии), а также усредненные показатели по типам и моделям самосвалов и парка в целом.

Производительность самосвала - определяет объем выполненной работы конкретного самосвала, среднесписочного самосвала парка или конкретной модели в парке за определенный период (смена, сутки, месяц, год). Производительность измеряется: в тоннах, в м3, в тонно-километрах.

Пробег самосвала - количество километров, пройденных за период времени (сутки, месяц, год) в целом по парку, по типам самосвалов - среднесписочного и конкретного самосвала.

Выработка на один час работы самосвала на линии в т-км и в тоннах (для самосвалов т-км/ч) - показатель, характеризующий реальное использование рабочего потенциала техники в карьере и производительность самосвалов. (Месячная или годовая производительность самосвала в т-км легко вычисляется перемножением выработки самосвала на один ЧТГ и соответствующего объема наработки).

Экономические показатели работы парка карьерных самосвалов

В практике работы горных предприятий для оценки эффективности работы самосвалов применяются показатели удельных затрат на объем выполненных (или планируемых к выполнению) работ.

Удельные затраты на транспортирование горной массы самосвалом (в целом по парку и по моделям) на тонну перемещаемой горной массы, руб./т.

Удельные затраты на транспортирование горной массы самосвалом (в целом по парку и по моделям) объем транспортной работы (на т-км грузооборота), руб./т-км.

Удельные затраты на технический сервис на объем транспортной работы (на т-км грузооборота).

В расчет затрат на технический сервис включаются только затраты на запасные части, материалы на ТО, ФОТ ремонтного персонала, затраты на аренду и содержание ремонтных площадей и оборудования по ремонту и обслуживанию техники, услуги сторонних организаций по ремонту техники.

Опыт работы в области полного сервисного обслуживания карьерной техники позволил выработать показатель, позволяющий производить оценку затрат на технический сервис техники.

Удельные затраты на транспортирование горной массы на час технической готовности определяется отношением суммарных затрат на транспортирование к общему объему наработки часов технической готовности парка, или конкретной модели самосвала.

Удельные затраты на технический сервис самосвалов на час технической готовности определяется отношением суммарных затрат на технический сервис самосвалов к общему объему наработки часов технической готовности парка или по каждой модели техники.

Данный показатель, рассматривая его динамику во времени, характеризует изменение технического состояния конкретной техники (износ), а также усредненно по группам техники и парка в целом.

Все рассмотренные выше показатели, характеризующие работу карьерных самосвалов, зависят от технических характеристик модели самосвала и динамики изменения технического состояния самосвала в течение срока эксплуатации (в определенных горнотехнических и климатических условиях разработки месторождения).

В течение срока эксплуатации самосвала происходит закономерное увеличение количества отказов в связи с износом несущих конструкций, основных узлов и агрегатов, электро- и гидросистем, а, соответственно, растет количество воздействий и трудозатрат по их устранению, затрат на запасные части и материалы для поддержания заданной технической готовности техники (рис. 1)

При этом динамика изменения объема наработки часов готовности для каждой модели самосвала разная, что обусловлено, прежде всего, конструктивными особенностями техники, качеством применяемых МТР и организации технического сервиса, уровнем квалификации персонала.

Поэтому для каждой конкретной модели самосвала существует своя кривая изменения часов технической готовности и, соответственно, производительности в течение срока службы в конкретных горнотехнических условиях эксплуатации (рис. 2).

В этой связи в процессе разработки методики определения рациональных сроков службы карьерных самосвалов решалась задача исследования закономерностей изменения показателей работы различных моделей карьерных самосвалов в конкретных условиях горных предприятий.

Для определения зависимостей показателей (коэффициента технической готовности, объема наработки часов на линии, выработки на час работы на линии, удельных затрат на транспортирование горной массы) от срока эксплуатации самосвалов использовались данные о работе БелАЗ7555, БелАЗ7540, БелАЗ7512 и др. на ОАО «Ураласбест», АК «АЛРОСА», Комбинате «Печенга-никель» Кольской ГМК, в Ковдорском ГОКе, ОАО «Карельский Окатыш», в Норильской ГМК, ОАО «Междуречье», и угледобывающих предприятиях ОАО «СУЭК» и других [2, 3].

Анализ результатов регрессионного анализа зависимостей коэффициента технической готовности от срока эксплуатации самосвалов БелАЗ показывает на устойчивую тенденцию уменьшения значений объема наработки часов технической готовности. При этом интенсивность падения показателей зависит от уровня организации системы управления техническим состоянием самосвалов на предприятиях (рис. 3).

По данным АК «АЛРОСА» техническая готовность самосвалов БелАЗ в течение срока их эксплуатации от 2 до 9 лет изменяются у БелАЗ7548А от 0.85 до 0.73 (т.е. на 16% с интенсивностью порядка - 1.8% в год), у БелАЗ75121 в течение 7 лет с 0.85 до 0.71 (т. е. на 20% с интенсивностью порядка - 3% в год).

На основе данных об изменении технического состояния самосвалов БелАЗ75121, БелАЗ75131 и САТ-785 в карьере ОАО «Карельский окатыш» можно проследить тенденции и соотношение значений показателей технической готовности между собой (рис. 4). Из графиков рис. 4 следует, что с увеличением наработки самосвала (в км пробега и в часах) техническая готовность всех моделей падает. Техническая готовность самосвалов САТ-785 снижается в течение срока службы на 12%, что обусловлено реализованной тактикой технического сервиса по наработке агрегатов.

Резкое снижение технической готовности БелАЗ75121 по сравнению с другими моделями объясняется более низкой надежностью двигателя и других элементов конструкции машины.

При анализе зависимостей коэффициента использования самосвалов на разрезах ОАО «СУЭК» подтвердилась устойчивая тенденция уменьшения технической готовности самосвалов с ростом срока эксплуатации (рис. 5).

При этом уровень организации ТО и ремонтов, квалификация специалистов и оснащенность Тугнуйского разреза дают свои результаты в объеме наработки на линии по сравнению с Черногорским разрезом. Показатели технической готовности самосвалов (БелАЗ-7548) на Тугнуйском разрезе в среднем почти в 1.5-1.8 раза выше.

Проведенные исследования зависимостей выработки на час работы на линии различных типов самосвалов подтвердили выводы многих авторов [1] о том, что удельная производительность зависит незначительно от срока службы (рис. 6). Основными факторами, определяющими часовую выработку самосвалов, являются емкость ковша экскаватора, высота подъема и расстояние транспортирования горной массы.

При неизменных горнотехнических условиях выработка на час работы на линии практически не меняется (см. рис. 6). Графики изменения коэффициента использования самосвалов БелАЗ7548 и их производительности на Тугнуйском разрезе подтверждают этот тезис.

Анализ экономических показателей работы карьерных самосвалов на горных предприятиях России показал на устойчивость тенденции увеличения удельных затрат на транспортирование с увеличением срока эксплуатации самосвалов.

Увеличение доли затрат на технический сервис самосвалов в течение срока их эксплуатации является закономерной тенденцией, можно сказать, законом динамики структуры затрат на транспортирование горной массы карьерными самосвалами.

С увеличением срока эксплуатации самосвала затраты на технический сервис и их доля для обеспечения работоспособности машины увеличиваются. В течение пяти лет эксплуатации самосвалов БелАЗ7548 доля затрат на технический сервис возрастает с 8% до 30-35% (рис. 7).

Учитывая стабильность тенденции снижения объема наработки часов на линии, (см. рис. 6) и, соответственно, производительности, удельные затраты на технический сервис после пяти лет эксплуатации самосвалов резко растут (см. рис. 7).

При этом каждый конкретный самосвал имеет свою динамику изменения технического состояния, что определяет необходимость индивидуального подхода к учету всех рассмотренных показателей в течение срока службы, что обеспечит точное прогнозирование рациональных сроков его службы (рис. 8).

Выводы

Техническая готовность и производительность карьерных самосвалов закономерно уменьшаются с увеличением срока эксплуатации техники.

Интенсивность изменения объема наработки часов технической готовности и работы на линии, а также производительности самосвалов зависят от конструктивной надежности карьерной техники, уровня организации технического сервиса на горном предприятии и доли затрат на технический сервис в общей структуре себестоимости.

Проведенными исследованиями установлено, что при неизменных условиях транспортирования горной массы выработка на час работы на линии практически не зависит от срока эксплуатации самосвала.

Для определения производительности самосвала в течение будущего периода эксплуатации (прогнозный грузооборот) необходимо использовать регрессионные модели, построенные на фактических данных наработки самосвала на линии или фактической его производительности.

Увеличение доли затрат на технический сервис является закономерной тенденцией динамики структуры затрат на транспортирование горной массы карьерными самосвалами в течение срока их эксплуатации.

Каждый конкретный самосвал имеет свою динамику изменения технического состояния, что диктует необходимость индивидуального подхода к учету всех рассмотренных показателей в течение срока его службы с целью точного определения этого срока.