Управление запасами запасных частей автотранспортных средств, выполняющих перевозку строительных грузов (
На правах рукописи
ФЕТИСОВ ПАВЕЛ БОРИСОВИЧ
УПРАВЛЕНИЕ ЗАПАСАМИ ЗАПАСНЫХ ЧАСТЕЙ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ, ВЫПОЛНЯЮЩИХ ПЕРЕВОЗКУ СТРОИТЕЛЬНЫХ ГРУЗОВ
(05.22.10 – Эксплуатация автомобильного транспорта)
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
МОСКВА 2013
Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)» на кафедре “Эксплуатация автомобильного транспорта и автосервис”
| Научный руководитель: | Ременцов Андрей Николаевич, кандидат технических наук, доктор педагогических наук, профессор, заведующий кафедрой “Эксплуатация автомобильного транспорта и автосервис” |
| Официальные оппоненты: | Карагодин Виктор Иванович, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО “Московский автомобильно–дорожный государственный технический университет (МАДИ)”, декан заочного факультета |
| Быков Владимир Васильевич, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО “Московский государственный университет леса (МГУЛ)”, заведующий кафедрой Технологии машиностроения и ремонта | |
| Ведущая организация | ФГБОУ ВПО “Волгоградский государственный технический университет” |
Защита состоится 20 июня 2013 г. в 10=00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.126.04 при ФГБОУ ВПО “Московский автомобильно – дорожный государственный технический университет (МАДИ) ” по адресу: 125319, Москва, Ленинградский пр-т, д.64, ауд. 42.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ.
Отзывы на автореферат в одном экземпляре с подписью, заверенной печатью организации, просим направлять в адрес диссертационного совета.
Телефон для справок: (499) 155-93-24
Автореферат разослан ______________ 2013 г.
Ученый секретарь диссертационного совета,
доктор технических наук, профессор Максимов В.А.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. В условиях высокой конкуренции в сфере грузовых перевозок, ориентированных на обслуживание строительного комплекса, к транспортным компаниям и организациям предъявляются жесткие требования по оказываемым транспортно-экспедиционным услугам. Вышеотмеченные требования в значительной степени зависят от надежности автотранспортных средств (АТС), которая напрямую оказывает существенное влияние на формирование потребности в запасных частях (ЗЧ) с целью обеспечения заданного уровня работоспособности подвижного состава и безопасности его эксплуатации. Это вынуждает пересматривать и оптимизировать политику в сфере формирования, хранения и управления запасами (УЗ) ЗЧ для снижения эксплуатационных затрат и повышения рентабельности перевозочного процесса. В то же время, в процессе определения объема запасов необходимо учитывать оптимальную потребность в запасных частях для конкретных условий эксплуатации АТС, с учетов особенностей эксплуатации. Таким образом, появляется противоречие между необходимостью минимизировать расходы на запасные части, их доставку и хранение и отсутствием оптимальной системы управления запасами ЗЧ на уровне автотранспортного предприятия (АТП). Исходя из данного противоречия, можно сформулировать проблему исследования, а именно: какая должна быть система управления запасами ЗЧ на уровне АТП, чтобы обеспечить минимальные расходы на приобретение, доставку и хранение ЗЧ, в условиях жестких требований к качеству оказываемых услуг, с учетом особенностей эксплуатации подвижного состава обслуживающего предприятия строительного комплекса.
Объектом исследования является процесс формирования и удовлетворения потребности в запасных частях для АТС на уровне АТП. Предметом диссертационного исследования являются методы управления запасами запасных частей.
Целью диссертационного исследования является разработка основных теоретических и методических положений организации и управления объемами запасов ЗЧ на предприятиях оказывающих транспортно – экспедиционные услуги строительному комплексу.
Основными задачами исследования являются:
- определить основные подходы, принципы и методы формирования и управления запасами ЗЧ;
- разработать математическую модель определения и планирования потребности в ЗЧ;
- разработать методику сбора и обработки информации для модели управления запасами ЗЧ;
- разработать методику определения элементов конструкции АТС лимитирующих надежность;
- реализовать разработанную модель.
Научная новизна диссертационного исследования:
- методика определения совокупности элементов, лимитирующих надежность АТС;
- математическая модель определения и планирования потребности в ЗЧ;
- методика планирования и управления оптимальным уровнем запасов ЗЧ.
Практическая значимость диссертационной работы заключается в повышении эффективности функционирования автотранспортных предприятий, за счет системного подхода к формированию и управлению объемами запасных частей, обеспечивающих снижение простоев автотранспортных средств и оптимизации оборотных средств компании.
Реализация результатов работы. Разработанная методика использовалась компанией “ТрансМан” при прогнозировании потребности в запасных частях для автомобилей Scania.
Апробация и публикации работы. Основные положения работы доложены, обсуждены и одобрены на 67 (2009 г.), 68 (2010 г.), 69 (2011 г.), 70 (2012 г.) и 71 научно-методических и научно – исследовательских конференциях МАДИ (ГТУ)(2013 г.), 8-ой международной научно практической конференции “Образование и наука” (2012 г.) г.София, а также на научно-техническом совете компании ТрансМан (2012 г.)
По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Положения выносимые на защиту:
- методика определения совокупности элементов, лимитирующих надежность АТС
- математическая модель определения и планирования потребности в ЗЧ
- совокупность элементов лимитирующих надежность АТС
- методика управления уровнем запасов ЗЧ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка используемых источников (78 наименований). Работа изложена на 246 страницах машинописного текста, включая 32 рисунка и 27 таблиц.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели исследования, изложены научная новизна и практическая значимость работы, основные положения и результаты исследований, выносимые на защиту.
В первой главе осуществляется анализ текущего состояния отрасли, динамики ее развития, особенности эксплуатации подвижного состава, а также свойственные им эксплуатационные расходы. Анализируя текущее состояние автотранспортной отрасли, становятся понятно, что пострадавший в результате финансового кризиса автомобильный рынок проявляет признаки оживления. По данным аналитического агентства “Автостат” рынок грузовых автомобилей с 2010 года будет увеличивать свой объем от 14 до 29% и должен полностью восстановиться к 2014 году.
Одновременно, увеличивается доля автомобилей иностранного производства, которые является более дорогостоящими в плане приобретения и стоимости ЗЧ, что приводит к существенному увеличению эксплуатационных расходов.
При этом, необходимо отметить, что на эксплуатационные расходы оказывают влияние особенности эксплуатации АТС, которыми, для предприятий обслуживающих строительную отрасль, являются: высокая интенсивность эксплуатации и необходимость осуществления погрузочных работ в условиях бездорожья (карьер). Между тем, к АТС предъявляются серьезные требования по надежности, безопасности и экономичности.
Так же, в первой главе представлены основные причины необходимости создания запасов ЗЧ и материалов, указаны основные подходы к принципам и методам формирования, регулирования и управления запасами запасных частей, описана методика сбора и обработки информации для разработки модели управления запасами ЗЧ.
В качестве основных причин создания и управления запасов ЗЧ (агрегатов, механизмов, узлов, деталей) могут выступать:
- нарушения установленного графика поставок ЗЧ, приводящие к негативным последствиям, связанным с остановкой производственного процесса обслуживания и ремонта АТС и, как следствие, приостановки выполнения им транспортной работы;
- колебания спроса на ЗЧ, вызывающие в ряде случаев его превышение над имеющейся величиной запаса для владельцев АТС, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на уровне работоспособности подвижного состава оператора-перевозчика и степени удовлетворения заказчика в объемах и качестве перевозок;
- сезонные колебания объемов определенных видов перевозок, что может отражаться на интенсивности эксплуатации АТС и, соответственно, в росте потребления ЗЧ и необходимости увеличения их запасов;
- необходимость обеспечения равномерности и стабильности производственных процессов ТО и ремонта АТС в условиях существенных колебаний спроса на ЗЧ путем формирования рациональных уровней запасов и оптимизации интервалов их поставок;
- издержки оформления заказов, связанных с поиском поставщиков ЗЧ, проведение переговоров и прочее, что может приводить к необходимости увеличения заказываемых партий ЗЧ, а значит и их запасов;
- необходимость немедленного обслуживания и ремонта АТС, обеспечивающих особо значимые виды перевозок, требующая сокращения времени выдачи ЗЧ из запаса, что снижает время простоя подвижного состава в неработоспособном состоянии;
- требования упрощения управления процессами материально-технического обеспечения и, соответственно, производством ТО и ремонта АТС (наличие производственных запасов позволяет снизить требования к степени согласованности производственных процессов, что снижает издержки на организацию управления этими процессами);
- скидки на приобретение крупных партий ЗЧ в рамках формирования запасов;
- возможности в получении прибылей за счет спекуляции при предвидении резкого повышения цен на ЗЧ и материалы.
В настоящее время регулирование запасов материальных ресурсов, в том числе и ЗЧ, осуществляется, в лучшем случае, на основе эвристических методов или использования принципов, базирующихся на нормативных подходах по планированию потребности и управлению запасами автомобильных запасных частей.
Эвристические методы предполагают использование опыта специалистов, которые изучают отчетность за предыдущий период, анализируют потребность в запасных частях и принимают решения о минимально необходимых запасах, основанных, в значительной степени, на субъективном понимании тенденций развития спроса на ЗЧ.
Во многих зарубежных компаниях находят все более широкое применение специальные методы управления запасами. При этом диапазон используемых моделей достаточно широк - от простых детерминированных до сложных вероятностных, учитывающих неопределенность спроса или сроков поставки заказов.
Во второй главе описаны теоретические подходы к управлению запасными частями.
Проведенные обзорные исследования в главе 1 позволили проанализировать методы управления запасами ЗЧ и установить их разнообразие. В тоже время, при эксплуатации АТС осуществляющих обслуживание строительного сектора возникает круг задач, решение которых возможно при использовании специально разработанных методик и математической модели. Целесообразность применения данного подхода вызвано тем, что в процессе эксплуатации объектов в условиях ограничений на проведение испытаний по времени, отсутствует возможность в организации сбора данных по эксплуатационной надежности в режиме законченных испытаний по плану NUN.Это приводит к необходимости организации ускоренных испытаний с использованием планов цензурирования, отличных от NUN.
Учитывая вышеизложенное предусматривается проведение теоретических и экспериментальных исследований и, на их основе, разработка практических предложений и рекомендаций. В рамках теоретических исследований на 1-ом этапе, предусматривается определение факторов оказывающих влияние на рациональный уровень запасов ЗЧ. На следующем этапе (2- ом) предполагается определение совокупности элементов лимитирующих надежность и разработка математической модель определения и планирования потребности в ЗЧ.
Целевая функция может быть представлена в следующем виде:
 | (1) |
где,
С0 - годовой стоимости подачи заказа;
Сh - годовых издержек на хранение среднего (стандартного) и резервного запасов;
C – годовые издержки на осуществление срочного заказа;
- стоимость ЗЧ.
Опыт эксплуатации АТС показывает, что у всех моделей автомобилей имеется весьма ограниченная номенклатура ЗЧ (деталей, узлов, сборочных единиц), потребность в которых, в процессе устранения отказов, наиболее часто возникает при значительных затратах на приобретение этих ЗЧ и трудозатратах на замену отработавших ресурс элементов. Формирование совокупности элементов (узлов, агрегатов, механизмов, деталей), лимитирующих надежность АТС, основывается на комплексном учете:
- выявленных типовых отказов;
- влияния последствий отказов на уровень работоспособности АТС;
- соотношения затрат на замену элементов S и средних наработок на отказы
.
Выявление типовых отказов элементов АТС осуществляется в процессе проведения экспериментальных исследований, направленных на получение оценочных показателей эксплуатационной надежности, классификации отказов, определения закономерностей f(L) распределения соответствующих наработок. Решение данной задачи базируется на использовании принципов метода последовательных предпочтений.
На первом этапе, с учетом выявляемых типовых отказов элементов и последствий их влияния на работоспособность АТС в целом, на основе использования классификации и опыта эксплуатации, обслуживания и ремонта элементов (узлов, агрегатов, механизмов, деталей) определяются уровни влияния Qj, характеризующие:
- Q1 – невозможность эксплуатации транспортного средства (критический или аварийный отказ элемента).
- Q2 – ухудшение технико-эксплуатационных свойств (ТЭС), приводящее к необходимости безотлагательного обращения в ремонт для устранения отказов (существенный линейный отказ элемента).
- Q3 – прочие отклонения технического состояния от требований нормативно-технической документации по причине неисправностей элементов, не нарушающие транспортный процесс и устраняемые без существенных потерь рабочего времени транспортного средства (несущественные отказы и неисправности).
Для каждого уровня Qj по рассматриваемому элементу Эi проводится балльная оценка влияния отказов элементов на работоспособность АТС, а также определяется общее суммарное влияние 
по всем уровням Qj. Суммирование по каждому элементу Эi из заданного их множества
, позволяет упорядочить влияние отказов и неисправностей каждого элемента на работоспособность АТС в целом через занимаемое им место. С учетом полученного множества значений {i}, осуществляется нормировка влияния отказов элементов посредством перевода занимаемых мест 
в их весовые оценки согласно следующему выражению:
 | (2) |
где, k1 - количество элементов из общей их совокупности
, отказ которых влияет на работоспособность АТС.
При этом необходимо учитывать, что k1 может быть меньше общего числа рассматриваемых элементов n, поскольку отдельные элементы АТС могут не оказывать влияния на работоспособность АТС с соответствующим исключением для них значений оценивающих факторов, а также может наблюдаться в ряде случаев равенство значений 
. Поэтому сумма 
может быть больше единицы. В этом случае производится упорядочение весовых оценок и их нормировка, т.е.
 | (3) |
где 
и 
- оценки математического ожидания и среднеквадратичного отклонения весовых оценок 
.
На втором этапе, определяются средние удельные затраты на замену элементов АТС 
, приходящиеся на тыс. км пробега и по полученным данным, аналогично как и на первом этапе, осуществляется упорядочение влияния отказов и неисправностей каждого элемента на работоспособность АТС посредством занимаемого этим влиянием места.
На третьем этапе определяются общие весовые оценки "критичности" элементов АТС по надежности.
Для полученного множества весовых оценок 
и 
определяются следующие статистические характеристики:
- математическое ожидание
:
 | (4) |
- среднеквадратичное отклонение
:
 | (5) |
Окончательный выбор элементов АТС, "критических" или "лимитирующих" надежность, определяется из условия превышения порогового значения критичности.
Реализация разработанной математической модели должна обеспечивать объективное отражение особенностей эксплуатации, надежность автомобиля и его элементов. Основными характеристиками при оценке уровней запаса запасных частей являются:
- ведущие функции потока отказов (Lij), определяющие число отказов на пробеге АТС равном Lij;
- плотность восстановления или параметры потока отказов (Lij), определяющие число отказов на 1000 км пробега АТС.
Методы расчета базируются на использовании асимптотических зависимостей и на непосредственном использовании потоков отказов элементов.
В общем виде графическое отображение изменения потребности в заменах элементов на пробеге L с использованием асимптотических зависимостей 
и 
, а также определения средних 
и верхних 
(для заданной доверительной вероятности) значений спроса на элементы АТС в интервале его пробега 
представлено на рисунке 1.
Рисунок 1: Графическое отображение определения интервальной оценки потребности в запасных частях на пробеге АТС равном 
Практическая реализация модели направленной на определение потребностей в элементах (запасных частях) в процессе ремонта АТС предусматривает использование интервалов накопленных пробегов (
) в границах которых определяются все искомые модельные показатели 
, 
, 
, 
,
, 
, 
Выявление спроса на запасные части (элементы) отражаемого через оценки изменения ведущих функций потока отказов 
и 
, характеризующих потребность в запасных частях в реальном масштабе времени, а также через интервальные оценки потребности в запасных частях 
и 
на пробеге АТС равном 
в разрезе средних 
и 
и верхних доверительных 
и 
оценок позволяет выполнить статистический анализ полученных результатов в рамках нижеследующей группы показателей:
– математических ожиданий (средних значений) 
и верхних доверительных значений спроса на ЗЧ (элементы) по всему множеству АТС (
) на интервале их пробега 
:
 | (6) |
– среднеквадратичных отклонений для спроса на ЗЧ (элементы ) 
и 
по всему множеству ТС (
) на интервале их пробега L :
 | (7) |
– математического ожидания общей величины спроса (запаса) 
и верхней доверительной границы общего спроса 
на запасные части (элементы) для общего количества АТС равного К на интервале пробега L:
 | (8) |
– математического ожидания (среднего значения) резервного запаса (дополнительного спроса) в ЗЧ (элементах) 
и его среднеквадратичного отклонения 
для каждого k-го АТС на интервале пробега L:
 | (9) |
– резервного запаса на запасные части (элементы) для общего количества K АТС на интервале пробега L:
 | (10) |
Окончательно величины текущего (ТЗ), резервного (РЗ) и максимального общего (ОЗ) запасов запасных частей (элементов) i-го типа для общей совокупности K рассматриваемых АТС j-й модели принимаются в качестве целых значений с округлением в большую сторону.
Общие годовые затраты на устранение отказов и на ЗЧ определяются из выражения:
 , | (11) |
где 
,
Затраты на единицу текущего запаса (общие и по ЗЧ) имеют вид:
 | (12) |
а суммарные общие затраты на ремонт и общие затраты на ЗЧ для ТЗ, ОЗ и РЗ определяются из выражений:
 | (13) |  | (14) |
Реализация разработанной модели обеспечивает необходимые условия для решения задачи оптимизации уровня запаса ЗЧ, которая сводиться к определению следующих параметров:
Оценка экономичного размера заказа (EOQ):
 | , для поддержания общей средней потребности в запасе (ТЗ); | (15) |
| , для поддержания верхней доверительной границы общей потребности в запасе (ОЗ). |
Оценка интервала повторного заказа (ИПЗ):
 | , для поддержания общей средней потребности в запасе (ТЗ); | (16) |
| , для поддержания верхней доверительной границы общей потребности в запасе (ОЗ). |
Оценка объема заказа на рассматриваемом ИПЗ (q):
 | , для поддержания общей средней потребности в запасе (ТЗ); | (17) |
| , для поддержания верхней доверительной границы общей потребности в запасе (ОЗ). |
Учитывая, что время поставки tп> 0 дн., то общий цикл подачи заказа (ЦП) без учета времени tп составит:
 | , для поддержания общей средней потребности в запасе (ТЗ); | (18) |
| , для поддержания верхней доверительной границы общей потребности в запасе (ОЗ). |
Величина резервного запаса ЗЧ на интервале повторного заказа:
 | (19) |
При этом, величина резервного запаса на интервале времени D должна быть равна среднегодовому резервному запасу R, т.е.
 | (20) |
Учитывая, что интервал повторного заказа T при расчетах принимает, как правило, не целочисленные значения, а планирование поставок осуществляется подекадно, помесячно, поквартально или по полугодиям, с соответствующим целочисленным числом дней, то в процессе планирования необходимо использовать целочисленные значения Т, принимаемые из условия:
 | (21) |
где 
- есть целая часть интервала времени поставки T в месяцах.
При этом, для обеспечения поддержания постоянного верхнего уровня запаса с учетом его резервного уровня на интервале времени Т необходимый объем заказа должен составлять:
 | (22) |
Учитывая необходимость обеспечения целочисленности 
, окончательно для диапазона 
можно записать:
 | (23) |
где 
есть целая часть объема заказа 
.
Объем заказа для поддержания величины постоянного среднего уровня запаса на интервале времени Т составляет:
 | (24) |
Оценка общей переменной стоимости (ТС) запаса ЗЧ за год:
 | (25) |
где 
- вероятность превышения фактического спроса над верхним уровнем спроса 
для заданной доверительной вероятности.
Общие годовые издержки (ОГИ) на поддержание запаса ЗЧ i-го типа (i-го элемента) для обслуживания и ремонта K АТС на рассматриваемый период времени D:
 | (26) |
Практическая реализация представленной методики обеспечит повышение эффективности функционирования системы материально-технического снабжения и уровня работоспособности грузовых АТС, осуществляющих перевозки строительных грузов.
Третья глава посвящена экспериментальному исследованию эксплуатационной надежности элементов грузовых автомобилей семейства Scania. В связи с этим в рамках данного этапа работы предусматривается разработка:
- структуры необходимой информации и метода ее обработки, используемой для разработки модели определения уровней запаса ЗЧ ;
- методик определения совокупности элементов, лимитирующих надежность АТС.
В условиях ограниченного объема объектов испытаний, предлагается использовать ускоренные цензурированные планы испытаний.
Данные планы обеспечивают получение и обработку необходимой информации с достаточной достоверностью при малых объемах выборок экспериментальных данных. При этом план [nUz], обобщающий выборки реализуемые в результате проведения сокращенных испытаний по другим планам, используется при проведении эксплуатационных наблюдений, когда цензурирование происходит случайно. В процессе получения оценочных показателей надежности элементов АТС целесообразно использовать закономерности распределения наработок на отказы, описываемые наиболее часто применяемыми функциями распределениями случайных величин, а именно: нормальным распределением (при большом числе взаимонезависимых факторов, влияющих на работоспособность элементов) и распределением Вейбулла-Гнеденко. Необходимость использования последнего распределения определяется тем, что показатели надежности для ряда элементов АТС могут описываться (в случае постепенного характера проявления отказов) моделями так называемого «слабого звена», а по ряду элементов АТС отказы могут носить и внезапный характер.
В условиях возможного минимума объема информации предусматривается использовать, при обработке данных по наработкам на отказы, методы линейного оценивания или максимального правдоподобия, расчетные зависимости для которых имеют вид:
Оценка математического ожидания средней наработки на отказы:
 | - для распределения Вейбулла; | (27) |
| - для нормального распределения. |
где,
– параметр масштаба распределения наработок на отказы;
– параметр формы распределения наработок на отказы;
 | – значение гамма-функции Эйлера, | (28) |
ti – случайная величина, характеризующая наработку на отказ (ti = Li);
, - коэффициенты, используемые при оценке показателей надежности с применением метода линейного оценивания;
m – количество фиксируемых наработок на случай проявления отказов, имеет вид:
Оценка среднеквадратичного отклонения наработок на отказы:
 | - для распределения Вейбулла; | (29) |
| - для нормального распределения. |
где i, - коэффициент, используемые при оценке показателей надежности с применением метода линейного оценивания.
По рассматриваемым элементам для выявленного числа отказов r, затрат Si на их устранение и при зафиксированных наработках на устранение отказов ti, создаются условия для определения приведенных удельных затрат на ремонт с учетом цензурированных наработок j и полученных оценок математических ожиданий наработок 
, т.е.:
 | (30) |
Полученные оценочные показатели 
, 
, 
, 
и Sуд обеспечивают возможность построения закономерностей наработок на отказы и получение приведенных к наработкам на отказы удельных затрат на ТО и ремонт элементов АТС, что, в конечном итоге, позволит выполнить оценку потребности в ЗЧ по рассматриваемой совокупности элементов АТС на любых заданных интервалах пробега автомобилей.
Так же, в рамках третьей главы производиться сбор информации о надежности АТС охватывающий период времени их эксплуатации с 14.06.2006 г. по 14.04.2008 г. Под наблюдением находилось 15 грузовых автомобилей семейства Scania (модели P114GA4X2NA 340, P114GA4X2 340, P114 FGA4X2NA 340) с продолжительностью эксплуатации от 0,35 до 1,8 лет. При этом средняя продолжительность эксплуатации составила 1,25 года. Накопленные пробеги на окончание проведения исследований по рассматриваемой совокупности АТС лежат в диапазоне от 50,3 до 412 тыс.км., при среднем накопленном пробеге равном 285,6 тыс.км. и среднеквадратичном отклонении в 108,1 тыс.км. Оценки годовых пробегов АТС находятся в пределах от 78,47 до 278,5 тыс.км при их математическом ожидании равном 214,7 тыс.км. и среднеквадратичном отклонении в 62,2 тыс.км.
В процессе проведения эксплуатационных испытаний рассматриваемых АТС (15 ед.) в диапазоне накопленных пробегов от 50,3 до 412 тыс.км были зафиксированы отказы по следующим элементам (группам элементов систем): форсункам, турбине, рулевому управлению, тормозной системе, электрооборудованию, кабине, седельно-сцепному устройству.
Закономерности изменения показателей надежности рассматриваемых элементов в графическом виде отражены на рис. 2 и содержат:
- дифференциальные f(L) и интегральные F(L) функции распределения наработок на отказы;
- ведущие функции потоков отказов (L) и их верхние границы в(L) для заданной доверительной вероятности = 0,95.
 |  |
а) б)
Рисунок 2. Закономерности изменения показателей надежности форсунок (система питания)
а – функции распределения наработок на отказы; б – ведущие функции потока отказов
С учетом выявленных типовых отказов элементов и последствий их влияния на работоспособность АТС выделены основные уровни, а также проведена их балльная оценка {
} и оценка по удельным затратам на устранение отказов {Sудi}. В конечном итоге определены пронормированные весовые {z*(
)}, {z*(Sудi)} оценки влияния отказов элементов на работоспособность АТС. Интегральная весовая оценка по критерию 
позволяет выделить следующие элементы (группы элементов), выступающие в качестве лимитирующих надежность АТС:
- турбина (
);
- рулевого управления (
);
- тормозной системы (
).
Несмотря на то, что лимитирующими по надежности выступают 3 группы элементов, целесообразно продолжить расчет по всем группам, поскольку их стоимость является существенной.
Полученные результаты позволяют обоснованно подойти к реализации процедур формирования потребности в запасных частях на заданных интервалах пробегов АТС и управления их запасами.
В четвертой главе представлены результаты исследования.
Потребность в ЗЧ для ремонта АТС в процессе их эксплуатации определяется:
- надежностью элементов (деталей, сборочных единиц, механизмов и пр.);
- уровнем технической эксплуатации;
- условиями и интенсивностью эксплуатации;
- структурой и количеством подвижного состава.
При этом потребность в ЗЧ формирует:
- спрос на них;
- размер запасов на предприятии, объем и периодичность заказов на ЗЧ;
- финансовые затраты на приобретение и поддержание запасов запасных частей.
Определение потребности в запасных частях выполнено для временного интервала эксплуатации грузовых автомобилей равного D = 1 год на уровнях:
- индивидуально для каждого АТС;
- для всей заданной совокупности АТС (15 ед).
Полученные результаты позволяют оценить величину затрат на устранение отказов и затрат на запасные части по рассмотренной совокупности элементов (групп элементов) для текущего (ТЗ), резервного (РЗ) и общего (ОЗ) запасов при среднегодовом пробеге рассматриваемой совокупности АТС равном 
214,7 тыс.км.
Анализ полученных результатов показывает, что наибольшие затраты приходятся на элементы Э1, Э2, Э3, Э4 и Э5. Общая величина затрат на запасные части по 15 ед. АТС на их суммарном пробеге равном 3 220,5 тыс.км за год составляет 2200,78 тыс.руб (146,72 тыс.руб на ед. АТС). При этом общие затраты на ремонт и запасные части составят для всей совокупности АТС 3516,41 тыс.руб (234,43 на ед. АТС).
Использование разработанной математической модели позволило получить оптимальные оценки экономичных размеров заказа и интервалов повторных заказов ЗЧ, уровней запасов, общей переменной стоимости и общих годовых затрат:
Таблица 1: Показатели экономичных размеров заказов и интервалов
повторных заказов ЗЧ
| № п/п | Наим.элемента (группы элементов) | Об эл-та | EOQ (уд.) | ИПЗ (дни) | ИПЗ (мес.) | ИПЗ принятое (дни) | ||||
 |  |  |  |  |  |  | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| 1 | Форсунки |  | 9,97 | 11,6 | 331,6 | 285,6 | 11,1 | 11 | 330 | |
| 2 | Турбина |  | 6,5 | 7,3 | 354,5 | 312,3 | 11,8 | 12 | 360 | |
| 3 | Рулевое управление |  | 10,5 | 11,7 | 314,8 | 280,6 | 10,5 | 10 | 300 | |
| 4 | Тормозная система |  | 15,8 | 19,2 | 345,6 | 284,8 | 11,5 | 12 | 360 | |
| 5 | Электрообо-рудование |  | 10,9 | 12,0 | 374,2 | 339,4 | 12,5 | 12 | 360 | |
| 6 | Кабина |  | 18,5 | 21,9 | 1048,4 | 886,0 | 34,9 | 35 | 1050 | |
| 7 | Седельно- сцепное уст.-во |  | 6,2 | 11,1 | 1066,9 | 594,2 | 35,6 | 36 | 1080 | |
Группа I (элементы -  ) | ||||||||||
| Математическое ожидание | 11,4 | 342 | ||||||||
| Среднеквадратичное отклонение | 0,894 | 22,83 | ||||||||
Группа II (элементы -  ) | ||||||||||
| Математическое ожидание | 35,5 | 1065 | ||||||||
| Среднеквадратичное отклонение | 0,707 | 21,21 | ||||||||
Таблица 2: Оценка уровней запасов ЗЧ, их общей переменной стоимости и годовых затрат
| № п/п | Наименование элемента (группы элементов) | Об эл-та |  , ед | ТС, руб. | ОГИ, руб. | ||||
| Расч. | min | max | min | max | min | max | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 1 | Форсунки |  | 13,4 | 13 | 14 | 24173 | 24500 | 459809 | 460135 |
| 2 | Турбина |  | 8,5 | 8 | 9 | 20280 | 20625 | 384478 | 384820 |
| 3 | Рулевое управление |  | 12,6 | 12 | 13 | 25568 | 25862 | 476885 | 477179 |
| 4 | Тормозная система |  | 24,2 | 24 | 25 | 25130 | 25344 | 462974 | 463188 |
| 5 | Электрообо-рудование |  | 12,7 | 12 | 13 | 19393 | 19456 | 327776 | 327839 |
| 6 | Кабина |  | 26,1 | 26 | 27 | 5540 | 5591 | 50797 | 50848 |
| 7 | Седельно- сцепное уст.-во |  | 20,2 | 20 | 21 | 6811 | 6831 | 107430 | 107450 |
| Итого (руб.) | 126948 | 128158 | 2270200 | 2271408 | |||||
Группа I (элементы -  ) | |||||||||
| Математическое ожидание | 22909,2 | 23157,4 | 422632,3 | 422384,1 | |||||
| Среднеквадратичное отклонение | 2866,42 | 2916,02 | 64113,4 | 64043,3 | |||||
Группа II (элементы -  ) | |||||||||
| Математическое ожидание | 6200,9 | 6185,2 | 79123,2 | 79138,9 | |||||
| Среднеквадратичное отклонение | 862,9 | 912,9 | 40059,8 | 40009,8 | |||||
Полученные результаты указывают на то, что оптимальный интервал подачи повторных заказов составляет 1 год. Оптимальное значение общей переменной стоимости запасов не превышает 128 158 руб., а максимальная величина общих годовых издержек составляет 2 271 408 руб. Использование данной математической модели позволило существенно снизить издержки и обеспечить высокий уровень качества оказываемых транспортно-экспидиционных услуг.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
- Выявленно, что доля запасных частей в структуре эксплуатационных расходов достаточно существенна и составляет 18,4%, по данным компании ТрансМан.
- Разработана методика определения совокупности элементов автотранспортных средств лимитирующих их надежность, для АТП осуществляющих перевозку строительных грузов.
- Разработана математическая модель определения и планирования потребности в ЗЧ.
- С учетом особенностей эксплуатации АТС обслуживающих строительную отрасль, разработана методика планирования и управления оптимальным уровнем запасов ЗЧ для АТП
- Установлено, что при эксплуатации автомобилей Скания в тяжелых условиях, элементами лимитирующими надежность, являются: турбины, рулевое управление, тормозная система.
- Установлено, что средние удельные затраты на ремонт на ед. АТС составляют 779,72 руб./1000 км.пробега (по запасным частям 506,27 руб./1000 км) при средней наработке на отказ равной 91,04 тыс. км. и коэффициенте вариации равной 0,834.
- В результате расчетов установлено, что переменная в стоимости запасов не превышает 115 787 руб., а максимальная величина общих годовых издержек составляет 2 113 161 руб. Оптимальный интервал подачи повторного заказа составляет 1 год.
- Разработанная и реализованная математическая модель определения и планирования потребности в ЗЧ, что позволила компании ТрансМан сократить расходы на ЗЧ на 38,9%.
ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:
Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК:
- Фетисов, П.Б. Математическая модель определения и планирования потребности в запасных частях / А.Н. Ременцов, В.А. Зенченко, П.Б. Фетисов // Вестник МАДИ (ГТУ). – М., МАДИ (ГТУ), 2010. - Выпуск 3 (22). - с. 7 – 11.
- Фетисов, П.Б. Системное планирование запасов запасных частей для АТП / А.Н. Ременцов, В.А. Зенченко, П.Б. Фетисов //Автотранспортное предприятие. – М., НПП Транснавигация, 2011. - Выпуск 2 - с. 41 – 43.
- Фетисов, П.Б. Управление запасами запасных частей для автомобилей Scania / А.Н. Ременцов, В.А. Зенченко, П.Б. Фетисов // Грузовик. – М., ООО “Издательство Машиностроение”, 2012. - Выпуск 5. – с. 25 – 26.
Статьи:
- Фетисов, П.Б. К вопросу разработки модели планирования потребности, оптимизации и управления запасами запасных частей на АТП / А.Н. Ременцов, В.А. Зенченко, П.Б. Фетисов // Сборник научных трудов по материалам 67 – ой научно – методической и научно – исследовательской конференции МАДИ “Проблемы технической эксплуатации и автосервиса подвижного состава автомобильного транспорта”. – М.,МАДИ (ГТУ), 2009.– с. 170 – 174.
- Фетисов, П.Б. Анализ методов управления материальными ресурсами в автомобильной отрасли / А.Н. Ременцов, В.А. Зенченко, П.Б. Фетисов // Сборник научных трудов по материалам 68 – ой научно – методической и научно – исследовательской конференции МАДИ “Проблемы технической эксплуатации и автосервиса подвижного состава автомобильного транспорта”. – М.,МАДИ (ГТУ), 2010. – с. 44 – 49.
- Фетисов, П.Б. К вопросу управления запасами запасных частей автомобилей на уровне транспортных предприятий / А.Н. Ременцов, В.А. Зенченко, П.Б. Фетисов// Сборник научных трудов по материалам 68 – ой научно – методической и научно – исследовательской конференции МАДИ “Проблемы технической эксплуатации и автосервиса подвижного состава автомобильного транспорта”. – М.,МАДИ (ГТУ), 2010. – с. 40 – 43.
- Фетисов, П.Б. Планирование и оперативное управление запасами запасных частей по грузовым автомобилям семейства Скания, осуществляющих перевозки строительных грузов в Московском регионе / А.Н. Ременцов, В.А. Зенченко, П.Б. Фетисов // Сборник научных трудов по материалам 69 – ой научно – методической и научно – исследовательской конференции МАДИ “Проблемы технической эксплуатации и автосервиса подвижного состава автомобильного транспорта”. – М.,МАДИ (ГТУ), 2011. – с. 34 – 38.
- Фетисов, П.Б. Управление запасами запасных частей - путь снижения издержек / А.Н. Ременцов, В.А. Зенченко, П.Б. Фетисов // Сборник научных трудов по материалам 70 – ой научно – методической и научно – исследовательской конференции МАДИ “Проблемы технической эксплуатации и автосервиса подвижного состава автомобильного транспорта”. – М.,МАДИ (ГТУ), 2012. – с. 180 – 183.
- Фетисов, П.Б. Управление запасами – путь снижения издержек / А.Н. Ременцов, В.А. Зенченко, П.Б. Фетисов // Материалы из 8-ой международной научно – практической конференции “Образование и наука на ХХI век”. – София, “Бял ГРАД - БГ” ООД, 2012. - Том 46. – с. 79 – 88.
- Фетисов, П.Б. К вопросу о необходимости управления запасами запасных частей на автотранспортных предприятиях / А.Н. Ременцов, В.А. Зенченко, П.Б. Фетисов // Сборник научных трудов по материалам 71 – ой научно – методической и научно – исследовательской конференции МАДИ “Проблемы технической эксплуатации и автосервиса подвижного состава автомобильного транспорта”. – М.,МАДИ (ГТУ), 2013. – с. 16 – 19.
