В процессе эксплуатации оборудование подвергается физическому и моральному износу. Существует два способа восстановления оборудования - полное и частичное. При полном восстановлении оборудование меняется на новое, при частичном оборудование ремонтируется. Для оптимального использования оборудования нужно найти возраст, при котором его необходимо заменить, чтобы доход от машины был максимальным или, если доход подсчитать не удается, издержки на ремонтно-эксплуатационные нужды были минимальными. Данный подход рассматривается с позиции экономических интересов потребителя.

Для оптимизации ремонта и замены оборудования требуется разработать на плановый период стратегию по замене машины. В качестве экономических интересов может быть использован один из двух подходов:

1. Максимум дохода от машины за определенный промежуток времени.

2. Минимум затрат на ремонтно-эксплуатационный нужды, если доход подсчитать не удается.

Данная задача решается методом динамического программирования. Основная идея этого метода заключается в замене одновременного выбора большего количества параметров поочередным их выбором. Этим методом могут быть решены самые различные задачи оптимизации. Общность подхода к решению самых различных задач является одним из достоинств этого метода.

Рассмотрим механизм оптимизации ремонта и замены оборудования. Для решения задачи введем следующие обозначения:

t - возраст оборудования;

d(t) - чистый годовой доход от оборудования возраста t;

U(t) - издержки на ремонтно-эксплуатационные нужды машины возраста t;

С - цена нового оборудования.

Для решения этой задачи введем функцию fn(t) , которая показывает величину максимального дохода за последние n - лет при условии, что в начале периода из n - лет у нас была машина возраста t - лет.

Алгоритм решения задачи следующий:

1) f1(t) = max d(0) - С

) fn(t) = max fn-1(t+1) + d(t)

fn-1(1) + d(0) - С

Увеличение издержек приведет к снижению чистого дохода, который рассчитывается так:

d(t) = r(t) - u(t)

r(t) - годовой объем дохода от оборудования возраста t;

u(t) - годовые затраты на ремонтно - эксплуатационные нужды

оборудования возраста t.

Подход максимизации дохода

Для решения этой задачи введем функцию fn(t) , которая показывает величину максимального дохода за последние n - лет при условии, что в начале периода из n-лет у нас было оборудование возраста t-лет.

Если до конца периода остался 1 год

Если до конца периода осталось n лет

(t) = max

где t - возраст оборудования;

d (t) - чистый годовой доход от оборудования возраста t;

C - цена нового оборудования.

Увеличение издержек приведет к снижению чистого дохода, который рассчитывается так

(t) = r(t) - u(t)

где r (t) - годовой объем дохода от оборудования возраста t;

u(t) - годовые затраты на ремонтно-экплуатационные нужды оборудования возраста t.

Рассчитаем чистый доход по формуле, зная динамику поступления дохода и роста издержек на ремонт.

Таблица 2. Чистый доход от оборудования по годам

Важной экономической проблемой является своевременное обновление оборудования: автомобилей, станков, телевизоров и т. п. Старение оборудования включает физический и моральный износ, в результате чего растут затраты на ремонт и обслуживание, снижается производительность труда и ликвидная стоимость. Задача заключается в определении оптимальных сроков замены старого оборудования. Критерием оптимальности являются доход от эксплуатации оборудования (задача максимизации) либо суммарные затраты на эксплуатацию в течение планируемого периода (задача минимизации).

Предположим, что планируется эксплуатация оборудования в течение некоторого периода времени продолжительностью N лет. Оборудование имеет тенденцию с течением времени стареть и приносить все меньший доход R (T ) (T – возраст оборудования). При этом есть возможность в начале любого года продать устаревшее оборудование за цену S (T ) , которая также зависит от возраста T , и купить новое оборудование за цену P . Под возрастом оборудования понимается период эксплуатации оборудования после последней замены, определенный в годах. Требуется найти оптимальный план замены оборудования с тем, чтобы суммарный доход за все N лет был максимальным, учитывая, что к началу эксплуатации возраст оборудования составлял T 0 лет.

Исходными данными в задаче являются доход r(t) от эксплуатации в течение одного года оборудования возраста t лет, остаточная стоимость S(t), цена нового оборудования P и начальный возраст оборудования T 0 .

Таблица 26

				S (N )

При составлении динамической модели выбора оптимальной стратегии обновления оборудования процесс замены рассматривается как N -шаговый, т. е. период эксплуатации разбивается на N -шагов.

Выберем в качестве шага оптимизацию плана замены оборудования с K -го по N -й годы.

Очевидно, что доход от эксплуатации оборудования за эти годы будет зависеть от возраста оборудования к началу рассматриваемого шага, т. е. K -го года.

Поскольку процесс оптимизации ведется с последнего шага (K = N ), то на K -м шаге неизвестно, в какие годы с первого по (K – 1 )-й должна осуществляться замена и соответственно неизвестен возраст оборудования к началу K -го года. Возраст оборудования, который определяет состояние системы, обозначим T . На величину T накладывается следующее ограничение:

Выражение (*) свидетельствует о том, что T не может превышать возраст оборудования за (K – 1 )-й год его эксплуатации с учетом возраста к началу первого года, который составляет T 0 лет; и не может быть меньше единицы (этот возраст оборудование будет иметь к началу K -го года, если замена произошла в начале предыдущего (K – 1 )-го года).

Таким образом, переменная T в данной задаче является переменной состояния системы на K -м шаге.

Переменной управления на K -м шаге является логическая переменная, которая может принимать одно из двух значений: сохранить (C) или заменить (З) оборудование в начале K -го года:

Функцию Беллмана Fk (T ) определяют как максимально возможный доход от эксплуатации оборудования за годы с K -го по N -й, если к началу K -го возраст оборудования составлял T лет. Применяя то или иное управление, система переходит в новое состояние. Так, например, если в начале K -го года оборудование сохраняется, то к началу (K + 1 )-го года его возраст увеличится на единицу (состояние системы станет T +1 ), в случае замены старого оборудования новое достигнет к началу (K + 1 )-го года возраста TI = 1 год.

На этой основе можно записать уравнение, которое позволяет рекуррентно вычислить функцию Беллмана, опираясь на результаты предыдущего шага. Для каждого варианта управления доход определяется как сумма двух слагаемых – непосредственного результата управления и его последствий.

Если в начале каждого года сохраняется оборудование, возраст которого T лет, то доход за этот год составит R (T ) . К началу (K + 1 )-го года возраст оборудования достигнет (T + 1 ) и максимально возможный доход за оставшиеся годы (с (K + 1 )-го по N -й) составит Fk +1 (T +1) . Если в начале K -го года принято о замене оборудования, то продается старое оборудование возраста T лет по цене S (T ) , приобретается новое за P единиц, а его эксплуатация в течение K -го года нового оборудования принесет прибыль R (0) . К началу следующего года возраст оборудования составит 1 год и за все оставшиеся годы с (K + 1 )-го по N -й максимально возможный доход будет Fk +1 (1) . Из двух возможных вариантов управления выбирается тот, который приносит максимальный доход. Таким образом, уравнение Беллмана на каждом шаге управления имеет вид

(31)

Функция Fk (T ) вычисляется на каждом шаге управления для всех . Управление, при котором достигается максимум дохода, является оптимальным.

Для первого шага условной оптимизации при k = n функция представляет собой доход за последний n-й год:

(32)

Значения функции Fn (T ) , определяемые Fn -1 (T ), Fn -2 (T ) вплоть до F 1 (T ). F 1 (T 0 ) представляют собой возможные доходы за все годы. Максимум дохода достигается при некотором управлении, применяя которое на первом году, мы определяем возраст оборудования к началу второго года. Для данного возраста оборудования выбирается управление, при котором достигается максимум дохода за годы со второго по N -й и т. д. В результате на этапе безусловной оптимизации определяются годы, в начале которых следует произвести замену оборудования.

Пример 74. Найти оптимальную стратегию эксплуатации оборудования на период продолжительностью 6 лет, если годовой доход r(t) и остаточная стоимость S(t) в зависимости от возраста заданы табл. 27, стоимость нового оборудования равна P = 13, а возраст оборудования к началу эксплуатационного периода составлял 1 год.

Таблица 27

S (T )

. 1 этап. Условная оптимизация.

1-й шаг. K = 6 . Для первого шага возможные состояния системы t = 1, 2, …, 6. Функциональное управление имеет вид (31).

2-й шаг. K = 5 . Для второго шага возможные состояния системы t = 1, 2, …, 5. Функциональное уравнение имеет вид

3-й шаг. K = 4 .

4-й шаг. K = 3 .

5-й шаг. K = 2 .

6-й шаг. K = 1 .

Результаты вычислений Беллмана Fk (T ) приведены в следующей таблице, в которой K – год эксплуатации, T – возраст оборудования.

Таблица 28

В табл. 28 выделено серым значение функции, соответствующее состоянию (З) - замена оборудования.

2-й этап. Безусловная оптимизация.

Безусловная оптимизация начинается с шага при K = 1 . Максимально возможный доход от эксплуатации оборудования за годы с 1-го по 6-й составляет F 1 (1) = 37 . Этот оптимальный выигрыш достигается, если на первом году не производить замены оборудования. Тогда к началу второго года возраст оборудования увеличится на единицу и составит: T 2 = T 1 + 1 = 1 + 1 = 2 . Безусловно, оптимальное управление при K =2 , Х2(2) = С , т. е. максимум дохода за годы со 2-го по 6-й достигается, если оборудование не заменяется.

К началу третьего года при k=3 возраст оборудования станет: T 3 = T 2 + 1 = 3. Безусловное оптимальное управление Х3(3) = З , т. е. для получения максимума прибыли за оставшиеся годы необходимо провести замену оборудования.

К началу четвертого года при K =4 возраст оборудования станет равен T 4 =1 . Безусловное оптимальное управление Х4(1) = С .

Таким образом, за 6 лет эксплуатации оборудования замену надо произвести один раз – в начале третьего года эксплуатации.

Динамическое программирование

Динамическое программирование – один из разделов оптимального программирования, в котором процесс принятия и управления может быть разбит на отдельные этапы.

Экономический процесс является управляемым, если можно влиять на ход его развития. Под управлением понимается совокупность решений, принимаемых на каждом этапе для влияния на ход развития процесса. Например, выпуск продукции предприятием – управляемый процесс. Совокупность решений, принимаемых в начале года по обеспечению предприятия сырьём, замене оборудования, финансированию и т. д., является управлением. Необходимо организовать выпуск продукции так, чтобы принятые решения на отдельных этапах способствовали получению максимально возможного объёма продукции или прибыли.

Одним из основных методов динамического программирования является метод рекуррентных соотношений, который основывается на использовании принципа оптимальности, разработанного американским математиком Беллманом. Принцип состоит в том, что, каковы бы ни были начальное состояние на любом шаге и управление, выбранное на этом шаге, последующие управления должны выбираться оптимальными относительно состояния, к которому придёт система в конце данного шага. Использование данного принципа гарантирует, что управление, выбранное на любом шаге, лучше с точки зрения процесса в целом.

В некоторых задачах, решаемых методом динамического программирования, процесс управления разбивается на шаги. При распределении на несколько лет ресурсов деятельности предприятия шагом считается временной период; при распределении средств между предприятиями – номер очередного предприятия.

Одной из важнейших экономических проблем является определение оптимальной стратегии в замене старых станков, агрегатов, машин на новые.

Старение оборудования включает его физический и моральный износ, в результате чего растут производственные затраты по выпуску продукции на старом оборудовании, увеличиваются затраты на ремонт и обслуживание, снижаются производительность и ликвидная стоимость.

Вполне возможно, что старое оборудование выгоднее продать, заменить новым, чем эксплуатировать его; причём его можно заменить новым оборудованием того же вида или новым, более совершенным.

Оптимальная стратегия замены оборудования состоит в определении оптимальных сроков замены. Критерием оптимальности при этом может служить прибыль от эксплуатации оборудования, которую следует оптимизировать, или суммарные затраты на эксплуатацию в течение рассматриваемого промежутка времени, подлежащие минимизации.

Будем использовать обозначения:

r(t) – стоимость продукции, производимой за один год на единице оборудования возраста t лет;

u(t) – ежегодные затраты на обслуживание оборудования возраста t лет;

s(t) – остаточная стоимость оборудования возраста t лет;

Р – покупная цена оборудования.

Рассмотрим период N лет, в пределах которого требуется определить оптимальный план замены оборудования.

Обозначим через f N (t) максимальный доход, получаемый от оборудования возраста t лет за оставшиеся N лет цикла использования оборудования при условии оптимальной стратегии.

Возраст оборудования отсчитывается в направлении течения процесса. Так, t = 0 соответствует случаю использования нового оборудования. Временные же стадии процесса нумеруются в обратном направлении по отношению к ходу процесса. Например, N = 1 относится к одной временной стадии, остающейся до завершения процесса.

На каждом этапе N -стадийного процесса должно быть принято решение о сохранении или замене оборудования. Выбранный вариант должен обеспечивать получение максимальной прибыли.

Уравнения, помогающие выбрать оптимальное решение, имеют вид:

Первое уравнение описывает N -стадийный процесс, а второе – одностадийный. Оба уравнения состоят из двух частей: верхняя строка определяет доход, получаемый при сохранении оборудования; нижняя – доход, получаемый при замене оборудования и продолжении процесса работы на новом оборудовании.

В первом уравнении функция r(t) - u(t) есть разность между стоимостью произведённой продукции и эксплуатационными издержками на N – й стадии процесса.

Функция f N -1 (t+1) характеризует суммарную прибыль от (N - 1) оставшихся стадий для оборудования, возраст которого в начале осуществления этих стадий составляет (t + 1) лет.

Нижняя строка уравнения 1 характеризуется следующим образом: функция s(t) – P представляет чистые издержки по замене оборудования, возраст которого t лет.

Функция r (0) выражает доход, получаемый от нового оборудования возраста 0 лет. Предполагается, что переход от работы на оборудовании возраста t лет к работе на новом оборудовании совершается мгновенно, т. е. период замены старого оборудования и переход на работу на новом оборудовании укладываются в одну и ту же стадию.

Последняя функция f N -1 (1) в первом уравнении представляет собой доход от оставшихся N – 1 стадий, до начала осуществления которых возраст оборудования составляет один год.

В уравнении для одностадийного процесса нет слагаемого вида f 0 (t + 1), так как N принимает значения 1, 2, …, N . Равенство f 0 (t ) = 0 следует из определения функции f N (t).

Рассмотренные уравнения являются рекуррентными соотношениями, которые позволяют определить величину f N (t) в зависимости от f N -1 (t+1) . Данные уравнения показывают, что при переходе от одной стадии процесса к следующей возраст оборудования увеличивается с t до (t +1) лет, а число оставшихся стадий уменьшается с N до (N – 1).

Уравнения позволяют оценить варианты замены и сохранения оборудования, с тем, чтобы принять тот из них, который предполагает больший доход. Эти соотношения позволяют выбрать линию поведения при решении вопроса о сохранении и замене оборудования, а также определить прибыль, получаемую при принятии каждого из этих решений.

Пример. Р = 10, S(t) = 0, f(t) = r(t) - u(t) , представленных в таблице.

t

f(t)

РЕШЕНИЕ. Запишем уравнения в следующем виде:

.

…………………………………………………

…………………………………………………

Вычисления продолжаются до тех пор, пока не будет выполнено условие f 1 (1) > f 2 (2), т. е. в данный момент оборудование необходимо заменить, так как величина прибыли, получаемая в результате замены оборудования, больше, чем в случае использования старого. Результаты расчётов помещаются в таблицу, момент замены отмечается звёздочкой, после чего дальнейшие вычисления по строке прекращаются.

t f N (t)

N

N- 1

f 1 (t)

f 2 (t)

9*

f 3 (t)

17 *

f 4 (t)

24*

f 5 (t)

30*

f 6 (t)

35*

f 7 (t)

41*

f 8 (t)

48*

f 9 (t)

54*

f 10 (t)

60*

f 11 (t)

65*

f 12 (t)

72*

По результатам вычислений и по линии, разграничивающей области решений сохранения и замены оборудования, находим оптимальный цикл замены оборудования. Для данной задачи он составляет 4 года.

Ответ. Для получения максимальной прибыли от использования оборудования в двенадцатиэтапном процессе оптимальный цикл состоит в замене оборудования через каждые 4 года.

Задачи для групповой работы на занятии по теме «Динамическое программирование»

1. К началу рассматриваемого периода на предприятии установлено новое оборудование. Зависимость производительности этого оборудования от времени его работы, а также затраты на содержание и ремонт при различном времени его использования приведены в таблице.

Известно, что затраты, связанные с приобретением и установкой нового оборудования составляют 40 млн. р., а заменяемое оборудование списывается. Составить такой план замены оборудования в течение пяти лет, при котором общий доход за данный период времени максимален.

2. К началу анализируемого периода на предприятии установлено новое оборудование.

Определить оптимальный цикл замены оборудования при следующих исходных данных:

покупная цена оборудования (Р ) составляет 12 ден. ед.;

остаточная стоимость оборудования S (t ) = 0;

f (t ) = r (t ) – u (t ) – максимальный доход, получаемый от оборудования возраста t лет за год при условии оптимальной стратегии, где r (t ) – стоимость продукции, выпускаемой за год на единице оборудования возраста t лет, u (t ) – ежегодные затраты на обслуживание оборудования возраста t лет;

N = 8 лет.

Зависимость f (t ) от t задана в таблице.

Найти оптимальную стратегию фирмы в распределении автолавок по населённым пунктам, максимизирующую общий товарооборот.

4. В таблице указан возможный прирост выпуска продукции четырьмя плодово-консервными заводами в области в млн. р. При осуществлении инвестиций на их модернизацию с дискретностью 50 млн. р., причём на один завод можно осуществить только одну инвестицию.

Составить план распределения инвестиций между заводами области, максимизирующий общий прирост выпуска продукции.

5. В трёх областях необходимо построить 5 предприятий по переработке сельскохозяйственной продукции одинаковой мощности.

Разместить предприятия таким образом, чтобы осуществить минимальные суммарные затраты на их строительство и эксплуатацию.

Функция расходов g i (x ), характеризующая величину затрат на строительство и эксплуатацию в зависимости от количества размещаемых предприятий в i -й области, приведена в таблице.

А Х (восток)

Ответы: 1. Оборудование заменить через 3 года.

2. Оборудование заменить через 4 года.

3. В первый населённый пункт направить 1 автолавку, во второй – 3, в третий – 1, при этом товарооборот будет максимальный, равный 64 тыс. р.

4. Инвестировать третьему заводу 50 млн. р., четвёртому заводу – 150 млн. р., максимальный прирост выпуска продукции составит 146 млн. р.

5. В первой области построить 2 предприятия, в третьей – 3, минимальные затраты составят 29 млн. р.

6. , минимальные затраты равны 35 млн. р.

Надежная и безопасная эксплуатация систем, оборудования, зданий и сооружений предприятий неразрывно связана с ремонтной деятельностью. О направлениях совершенствования структуры управления системой ТОиР «ЭЖ» рассказала в прошлом году (см. № 32). Сегодня речь пойдет о подходах к оценке эффективности работ по ТОиР. Рассказывает Владимир Минаев, генеральный директор ОАО «Атомэнергоремонт», к.э.н.

Система ТОиР — совокупность процессов, организационных структур, средств технического оснащения ремонта, методического обеспечения, обеспечивающих эффективное обслуживание и ремонт оборудования предприятия.

Стратегии проведения ремонтов

Приведем три основных стратегии.

Первая — классический планово-предупредительный ремонт (ППР). Он предполагает ремонтный цикл (заранее заданная последовательность ремонтов определенного вида и интервалов между ними) и задание объема работ при выполнении ремонта определенного вида. В варианте ППР, называемом «планирование по наработке», при заданных объемах и сохранении фиксированной последовательности ремонтов время между ними определяют не календарно, а в зависимости от показателя наработки оборудования (часы работы, число пусков и т.п.).

Вторая — ремонт по отказу. Оборудование ремонтируется (или заменяется) по причине его отказа и невозможности его дальнейшего использования. Технически это оправданно для некоторых видов оборудования, если его элементы выходят из строя случайно, вне зависимости от длительности их работы, экономически — когда последствия поломки незначительны, а меры профилактики стоят дороже замены отказавшего узла или устройства. При появлении явных данных о приближении отказа (повышенная вибрация, течь масла, повышение температуры выше допустимой, признаки недопустимого износа) можно выбрать вариант «ремонта по мере возникновения дефектов».

Третья — «ремонт по состоянию». При этой стратегии объем ремонтов и время между ними заранее не фиксированы, а определяются по результатам регулярных ревизий (обследований) оборудования и мониторинга его состояния с помощью автоматизированных средств контроля и диагностики. Эта стратегия позволяет существенно экономить ресурсы, поэтому она считается наиболее прогрессивной для сложного и дорогостоящего оборудования.

Для заказчика более выгодным и приоритетным сегодня становится метод агрегатного ремонта, предполагающий замену агрегата либо целиком, либо его части, и сервисное обслуживание оборудования. Такой метод значительно сокращает время ремонта. Во многих отраслях распространено сервисное обслуживание и, хотя оно обходится заказчику несколько дороже, имеет большие шансы на будущее.

У нас система ТОиР в основном строится на проведении ППР. В ближайшем будущем планируется перейти к ремонту ряда оборудования по его техническому состоянию и использованию метода агрегатного ремонта и сервисного обслуживания оборудования.

Эффективность ТОиР

Эффективность ТОиР определяется отношением максимально возможного результата ТОиР (высокое качество работ при соблюдении нормативного срока ремонта) к минимально возможным эксплуатационным расходам (минимально обоснованный уровень затрат без потери качества и объема выполненных работ).

Результатом работ по ТОиР, а также реконструкции и модернизации оборудования энергоблоков, общестанционных систем, внешних объектов действующих АЭС является их надежная и безаварийная работа в плановом межремонтном периоде. Экономически это означает отсутствие финансовых потерь за недовыработанную электроэнергию из-за неплановых остановов и простоев оборудования АЭС в ремонте.

Результативность деятельности ремонтного персонала, как правило, оценивается величиной среднемесячной выработки на одного рабочего (см. диаграмму).

Подобное измерение производительности труда имеет существенный недостаток — зависит от лимитированных средств на ремонт, структуры цены, численности персонала и тарификации работы. И при манипуляции с коэффициентами к сметам, директивном снижении затрат в части лимитов на ТОиР, существующей регламентированной длительности ремонта такой подход не отражает действительную производительность труда — слишком велика при этом ценовая составляющая.

Более правильно воспользоваться ресурсными методами оценки 1 .

Приведем три таких показателя.

Трудоемкость ремонта — основной ресурсный показателей. Трудоемкость регламентируется количественно техническим нормированием 2 .

Например, трудоемкость среднего ремонта серийного блока АЭС — 520 000 человеко-часов, длительность ремонта в одном случае 40 суток, в другом — 35 (13 000 человеко-часов/дн. и 15 000 человеко-часов/дн. соответственно). Очевидно, во втором случае производительность труда ремонтного персонала выше.

Нормативная численность персонала для выполнения ремонта — другой важный показатель производительности труда (отношение нормативной численности работников, рассчитанной по нормативной базе, к фактически занятому в ремонте).

Третий показатель — индекс производительности труда. Его можно представить на основе фактических и натуральных ресурсных данных в виде зависимостей:

ИПТ = ТрЕ/ДлР;

ИПТ = НЧ/ФЧ,

где: ИПТ — индекс производительности труда;

ТрЕ — трудоемкость ремонта блока;

ДлР — длительность ремонта блока (может быть нормативной и фактической);

НЧ — нормативная численность персонала, необходимого для выполнения ремонта блока;

ФЧ — фактическая численность персонала, занятого на ремонте блока.

Согласно утвержденной концерном методике 3 одним из показателей является сокращение срока ремонта 4:

• на стадии формирования графика ремонта на планируемый год — оценка прогнозного финансового результата от сокращения сроков ремонта по сравнению с нормативными для определения целесообразности принятия решения о сокращении срока ремонта;
• по итогам завершения ремонтов — оценка фактического финансового результата от сокращения срока ремонта в целях подтверждения правильности принятых решений при планировании.

Результаты оценки эффективности сокращения сроков ремонтов используются для мотивации труда ремонтного персонала АЭС и подрядных организаций.

А поскольку продолжительность ремонта не может быть сокращена в ущерб надежной и безопасной эксплуатации АЭС, в методике приводятся основные направления снижения сроков:

• интенсификация труда ремонтного персонала;
• развитие высокой культуры производства с элементами бережливого производства (производственной системы «Рос­атом»);
• внедрение новейших технологий в ремонте;
• использование современных средств технологического оснащения и высокоэффективной оснастки для ремонта.

Вместе с тем сокращение сроков ремонта связано с дополнительными доходами в виде выручки от продажи дополнительно выработанной электрической энергии (при условии ее востребованности на рынке) и расходами, обусловленными интенсификацией (переход на трехсменную работу) труда ремонтного персонала.

Экономически сокращение продолжительности ремонта эффективно при условии, что дополнительные расходы покрываются выручкой от продажи дополнительно выработанной электро­энергии и при этом еще остается дополнительная прибыль.

Пути повышения эффективности ТОиР

Повышение эффективности ТОиР — процесс уменьшения потерь от недовыработки электроэнергии из-за остановов и простоев систем и оборудования АЭС в ремонте при оптимизации затрат на ТОиР без потери качества выполненных работ.

В атомной энергетике умение управлять производством, своевременно принимать решения особенно актуально из-за возможных последствий при бездействии руководителей. Разветвленная структура со многими уровнями управления может привести к неразберихе в производстве, принятию ошибочных решений или, что еще хуже, непринятию их вообще. Ликвидация последствий такого управления обходится очень дорого.

Приведем основные пути повышения эффективности ТОиР и направления их реализации.

1. Совершенствование структуры управления системой ТОиР (см. «ЭЖ», 2012, № 32).

2. Оптимизация плановых сроков ППР.

2.1. Введение в действие единой отраслевой системы экономического планирования ресурсов.

Учитывая разветвленную филиальную сеть, применение единого подхода к планированию ресурсов — приоритетная задача общества. А желаемого результата можно достичь только при жесткой экономически обоснованной централизации ресурсов.

2.2. Внедрение новых технологий ремонта оборудования и средств технологического оснащения ТОиР.

В рамках технического перевооружения разработана инвестиционная программа, включающая:

• разработку и освоение новых технологий;
• оснащение современными технологическими средствами ремонта;
• строительство и оснащение производственных баз;
• подготовку и переподготовку ремонтного персонала.

2.3. Совершенствование технической документации на процессы.

Поскольку технологическая документация на ТОиР подготовлена много лет назад и основана на технологиях прошлого века, ее качество нуждается в улучшении:

• постоянной актуализации в связи с меняющимися нормативными документами;
• доработке в связи с необходимостью применения технологий на однотипном оборудовании разных АЭС одного проекта с целью унификации процессов.

Документация, тем более хорошая, давно стала товаром, и ее распространение ограничено. Как и опыт, она — наследие нынешнего поколения, поэтому ее актуальность и совершенствование скажется на качестве и надежности работы тех, кто придет нам на смену.

2.4 Повышение качества подготовки ремонтного персонала в специализированных учебно-тренировочных центрах с использованием полномасштабных макетов и натурных образцов оборудования (Инженерно-технический центр общества проводит подготовку, переподготовку и поддержание квалификации работников более чем по 100 учебным программам по 37 специальностям).

3. Снижение потерь от недовыработки электроэнергии в результате неплановых остановов и простоев оборудования в ремонте.

3.1 Совершенствование системы управления ТОиР путем перехода к управлению ТОиР, как проектом:

• комплексный подход к планированию ресурсов (с учетом наличия материальных и людских ресурсов);
• диспетчеризация работ по
• ТОиР (типовых — на основе всестороннего анализа их выполнения в предыдущие периоды и на других объектах. Подготовка к выполнению нетиповых специальных работ должна быть начата не менее чем за год до начала их выполнения);
• диспетчеризация ресурсов по ТОиР (управление материальными и людскими ресурсами должно осуществляться в условиях действия единого стандарта закупок).

3.2 Создание подсистемы управления проведением ремонтов на базе АСУ-Ремонт, интег­рированной в единую отраслевую информационную систему:

• создание единой базы данных оборудования;
• создание единой системы управления ресурсами ТОиР;
• управление материально-техническим обеспечением ТОиР (создание нормативной базы производственных запасов);
• оптимизация планирования ППР (сокращение сроков ППР на тех площадках, где это актуально и экономически целесо­образно).

3.3 Создание работоспособной системы обеспечения качества при выполнении ТОиР включает разработку:

• отраслевого руководства по созданию системы качества (руководство должно охватывать деятельность на всех этапах жизненного цикла от этапа проектирования до снятия с эксплуатации);
• системы обеспечения качества на АЭС концерна с учетом совершенствования системы разработки и контроля исполнения корректирующих действий, а не коррекций, по нарушениям в работе, связанным с ремонтом оборудования;
• программы управления качеством проведения ТОиР, отвечающей современным тенденциям отрасли, учитывающей особенности оборудования эксплуатируемых и сооружаемых блоков, а также описывающей действенные меры и способы управления качеством, а не только его контроль.

4. Снижение эксплуатационных расходов в части суммарных затрат на ТОиР.

4.1. Оптимизация объемов ремонтных работ:

• разработка и согласование новых нормативных документов по выполнению ТОиР с надзорными органами и заводами-изготовителями;
• обоснование перехода с четырехлетнего на восьмилетний ремонтный цикл контроля металла;
• внедрение всесторонней диагностики технического состояния оборудования (этому направлению деятельности уделяется пока крайне мало внимания, даже новое оборудование на строящиеся блоки данными устройствами оснащается недостаточно).

4.2. Оптимизация распределения работ, выполняемых хозяйственным и подрядным способом.

Предложения по оптимизации затрат на ТОиР с учетом особенностей финансово-экономической деятельности общества приведены в таблице.

Переход на новые технологии ремонта оборудования, в первую очередь на ремонт по техническому состоянию, позволит значительно повысить эффективность ТОиР.

Принцип организации ремонта по техническому состоянию может быть реализован при организации сервисного обслуживания оборудования с решением следующих вопросов:

• кто, какими способами, с помощью каких критериев (технических, экономических) будет определять техническое состояние оборудования и целесооб­разность его ремонта или замены;
• ответственности за принятые решения и их последствия;
• связи с авторами проекта, изготовителями оборудования и оформления необходимых согласований с проектными, конструкторскими и надзорными организациями и органами;
• сбора статистических данных, их систематизации и анализа, оценки остаточного ресурса оборудования, его элементов и выработки рекомендаций по необходимым мероприятиям;
• разработки новых регламентов и нормативно-технических документов по технологии ремонта;
• отслеживания мировых достижений в технологии ремонта и средствах технического оснащения, адаптации их к реальным условиям российских АЭС, внедрения и научно-технического сопровождения;
• разработки и внедрения новых диагностических систем технического состояния оборудования;
• экспертизы проектов строительства новых АЭС и выработки предложений в части ремонтного обслуживания;
• подготовки и переподготовки ремонтного персонала.

В рамках инвестиционной программы — организации производственного процесса ТОиР АЭС — планируется выполнение мероприятий по организации ремонта оборудования по техническому состоянию:

• подготовка «медицинских карт» оборудования, ремонти­руемого по техническому
• состоянию (совместно с АЭС);
• мониторинг наличия средств диагностики оборудования (не обеспеченного в заводской поставке) и выбор поставщика (совместно с АЭС);
• разработка программ и методик диагностики оборудования (с определением контролируемых параметров), ремонтируемого по техническому состоянию;
• подготовка персонала для работы на современном оборудовании и приборах диагностики.

Все пути повышения эффективности работ по ТОиР связаны с затратами в разной степени, и принять решение, какие из них использовать, — прерогатива заказчика. Только комплексный подход в выборе путей повышения эффективности работ по ТОиР приводит к наилучшему результату.

1 Ресурсный подход к оценке производительности труда и эффективности производства традиционно в большей степени применяется в сфере производства продукции, а не оказания услуг.

2 Техническое нормирование — установление технически обоснованных норм затрат труда, машинного времени и материальных ресурсов на единицу продукции.

3 Методика оценки эффективности работы ремонтного персонала при оптимизации сроков ремонта энергоблоков АЭС.

4 Согласно методике, сокращение продолжительности ремонта энергоблоков АЭС не может быть произведено в ущерб надежной и безопасной эксплуатации АЭС.

Мероприятия по оптимизации затрат на ТОиР

Уровень затрат	Мероприятия	Особенности
Затраты концерна	1. Оптимизация численности персонала, задействованного на выполнении работ по ТОиР — обоснование оптимального соотношения затрат концерна на ТОиР, выполняемых хозяйственным и подрядным способами. 2. Установление критериев, используемых в процессе бюджетирования общества, как сервисного предприятия концерна	1. Необходимость приведения в соответствие расходных статей бюджета концерна доходным статьям бюджета общества. 2. Необходимость учета возможности повышения затрат общества при выполнении ТОиР подрядным способом
Затраты общества	1. Оптимизация численности персонала общества — оптимизация отношения собственных затрат к затратам по привлечению субподрядных организаций. 2. Выстраивание финансово­экономических взаимоотношений с концерном с целью недопущения кассовых разрывов и обеспечения финансовой устойчивости общества. Уменьшение дебиторской задолженности. 3. Реализация финансовой политики общества в области соответствия расходной и доходной части его бюджета. Совершенствование процессов планирования бюджета. 4. Разработка и выполнение программы сокращения издержек. 5. Реализация финансовой политики в финансовых взаимоотношениях между центральным аппаратом и филиалами общества. Доработка ОРД общества в части обеспечения финансовой дисциплины филиалов. Совершенствование процессов управления внутренними денежными потоками. 6. Совершенствование процессов управления кредиторской задолженностью	1. Требование безусловного обеспечения потребностей заказчиков в высококачественных комплексных услугах по ТОиР, реконструкции и модернизации систем и оборудования, зданий и сооружений объектов использования атомной энергии. Поскольку при выполнении работ «на пиках ремонтов» общество должно иметь достаточное количество ремонтного персонала с необходимой квалификацией, его затраты менее привязаны к выручке (объемам производства), чем на классических производственных предприятиях. 2. Повышение доли собственных затрат ведет к повышению производительности труда сотрудников и, следовательно, улучшению финансового состояния общества. 3. Повышение доли собственных затрат должно сопровождаться повышением заработной платы и социальных гарантий сотрудников. 4. Повышение доли собственных затрат сверх оптимального не позволит реализовать преимущества хозяйственного способа выполнения ТОиР по сравнению с подрядным способом

Известно, что оборудова­ние со временем изнашивается, стареет физически и морально. В процес­се эксплуатации, как правило, падает его производительность и растут эксплуатационные расходы на текущий ремонт. Со временем возникает необходимость замены оборудования, так как его дальнейшая эксплуата­ция обходится дороже, чем ремонт. Отсюда задача о замене может быть сформулирована так. В процессе работы оборудование дает ежегодно прибыль, требует эксплуатационных затрат и имеет остаточную стои­мость. Эти характеристики зависят от возраста оборудования. В любом году оборудование можно сохранить, продать по остаточной цене и при­обрести новое. В случае сохранения оборудования возрастают эксплуата­ционные расходы и снижается производительность. При замене нужны значительные дополнительные капитальные вложения. Задача состоит в определении оптимальной стратегии замен в плановом периоде, с тем чтобы суммарная прибыль за этот период была максимальной.

Для количественной формулировки задачи введем следующие обо­значения: r(t) - стоимость продукции, производимой за год на единице оборудования возраста t лет; u(t) - расходы, связанные с эксплуатацией этого оборудования; s(t) - остаточная стоимость оборудования возраста t лет; р - покупная цена оборудования; Т - продолжительность плано­вого периода; t = 0,1, 2,... , Т - номер текущего года.

Решение. Чтобы решить задачу, применим принцип оптимально­сти Р. Беллмана. Рассмотрим интервалы (годы) планового периода в по­следовательности от конца к началу. Введем функцию условно-опти­мальных значений функции цели Fk(t). Эта функция показывает мак­симальную прибыль, получаемую от оборудования возраста t лет за по­следние к лет планового периода. Здесь возраст оборудования рассмат­ривается в направлении естественного хода времени. Например, t = 0 соответствует использованию совершенно нового оборудования. Временные же шаги процесса нумеруются в обратном порядке. Напри­мер, при к = 1 рассматривается последний год планового периода, при к = 2 - последние два года и т. д., при к = Т - последние Т лет, т. е. весь плановый период. Направления изменения t и к показаны на рисунке.

В этой задаче систему составляет оборудование. Ее состояние ха­рактеризуется возрастом. Вектор управления - это решение в момент t = = 0,1, 2,... , Т о сохранении или замене оборудования. Для нахождения оптимальной политики замен следует проанализировать, согласно прин­ципу оптимальности, процесс от конца к началу. Для этого сделаем пред­положение о состоянии оборудования на начало последнего года (k = 1). Пусть оборудование имеет возраст t лет. В начале Т-го года имеются две возможности: 1) сохранить оборудование на Т-й год, тогда прибыль за последний год составит r(t) - u(t); 2) продать оборудование по остаточ­ной стоимости и купить новое, тогда прибыль за последний год будет равна s(t) - р + г(0) - u(0), где г(0) - стоимость продукции, выпущенной на новом оборудовании за первый год его ввода; u(0) - эксплуатацион­ные расходы в этом году. Здесь целесообразно разворачивать процесс от конца к началу. Для последнего года (к = 1) оптималь­ной политикой с точки зрения всего процесса будет политика, обеспе­чивающая максимальную прибыль только за последний год. Учитывая значение прибыли при различном образе действия (замена - сохране­ние), приходим к выводу, что решение о замене оборудования возраста t лет следует принять в случае, когда прибыль от нового оборудования на последнем периоде больше, чем от старого, т.е. при условии

Итак, для последнего, года оптимальная политика и максимальная прибыль F 1 {t) находятся из условия

Пусть к = 2, т. е. рассмотрим прибыль за два последних года. Де­лаем предположение о возможном состоянии t оборудования на начало предпоследнего года. Если в начале этого года принять решение о сохранении оборудования, то к концу года будет получена прибыль r(t) - u(t). На начало последнего года оборудование перейдет в состояние t + 1, и при оптимальной политике в последнем году оно принесет прибыль, равную F 1 (t + 1). Таким образом, общая прибыль за два года составит r(t) - u(t) + F 1 (t + 1). Если же в начале предпоследнего года будет при­нято решение о замене оборудования, то прибыль за предпоследний год составит s(t)-p+r(0)-u(0). Поскольку приобретено новое оборудование, на начало последнего года оно будет в состоянии t = 1. Следовательно, общая прибыль за последние два года при оптимальной политике в по­следнем году составит

Условно-оптимальной в последние два года будет политика, достав­ляющая максимальную прибыль:

Аналогично находим выражения для условно-оптимальной прибыли за три последних года, четыре и т. д. Общее функциональное уравнение примет вид

Таким образом, разворачивая весь процесс от конца к началу, получаем, что максимальная прибыль за плановый период Т составит F T (t 0). Так как начальное состояние to известно, из выражения для F T (t 0) находим оптимальное решение в начале первого года, потом вытекающее оптимальное решение для второго года и т.д. Обратимся к чи­словому примеру.

Разработать оптимальную политику замены оборудования при усло­виях:

1) стоимость r(t) продукции, производимой с использованием обо­рудования за год, и расходы u(t), связанные с эксплуатацией оборудова­ния, заданы таблицей;

2) ликвидационная стоимость машины не зависит от ее возраста и равна 2;

3) цена нового оборудования со временем не меняется и равна 15;

4) продолжительность планового периода 12 лет.

Итак, s(t) = 2, р = 15, Т = 12.

Запишем функциональные уравнения для F 1 (t) и F к (t) при числовых значениях нашего примера:

Пользуясь выражениями (8.9), (8.10), будем последовательно вычис­лять значения максимальной прибыли F к (t) и записывать их в специаль­ную таблицу (табл. 8.4). Первую строку получим, придавая параметру t в равенстве (8.9) значения 0,1,... ,12 и используя исходные данные табл. 8.3. Например, при t = 0

Заметим, что если прибыль от нового оборудования равна прибыли от старого, то старое лучше сохранить еще на год:

Из табл. 8.3 видно, что r(t) – u(t) с ростом t убывает. Поэтому при t > 9 оптимальной будет политика замены оборудования. Чтобы раз­личать, в результате какой политики получается условно-оптимальное значение прибыли, будем эти значения (до t = 9 включительно опти­мальной является политика сохранения) разграничивать жирной лини­ей. Для заполнения второй строки табл. 8.4 используем формулу (8.10). Для к = 2 получаем

Придадим параметру t значения 0,1,2,... ,12, значения r(t) и u(t) возьмем из табл. 8.3, а значения F 1 (t + 1) - из первой строки табл. 8.4. Для третьей строки расчетную формулу получим из равенства (8.10) при к = 3:

и т. д. Заполнив табл. 8.4, данные ее используем для решения постав­ленной задачи. Эта таблица содержит много ценной информации и позволяет решать все семейство задач, в которое мы погружали исходную задачу.

Пусть, например, в начале планового периода имеем оборудование возраста 6 лет. Разработаем "политику замен" на двенадцатилетний пе­риод, доставляющую максимальную прибыль. Информация для этого имеется в табл. 8.4. Максимальная прибыль, которую можно получить за 12 лет при условии, что вначале имелось оборудование возраста 6 лет, находится в табл. 8.4 на пересечении столбца t = 6 и строки F12(t); она составляет 180 единиц.

Значение максимальной прибыли F12(6) = 180 записано справа от ломаной линии, т.е. в области "политики замены". Это значит, что для достижения в течение 12 лет максимальной прибыли в начале первого года оборудование надо заменить. В течение первого года новое обору­дование постареет на год, т.е., заменив оборудование и проработав на нем 1 год, мы за 11 лет до конца планового периода будем иметь обо­рудование возраста 1 год. Из табл. 8.4 берем F11(l) = 173. Это значе­ние располагается в области "политики сохранения", т. е. во втором году планового периода надо сохранить оборудование возраста 1 год, и, про­работав на нем год, за 10 лет до конца планового периода будем иметь оборудование возраста 2 года.

Выясняем, что значение F10(2) = 153 помещено в области сохра­нения. Работаем на оборудовании еще год. Теперь до конца планового периода осталось 9 лет, а возраст оборудования составляет 3 года. Нахо­дим F9(3) = 136. Это область сохранения. Работаем на оборудовании еще год. Его возраст становится равным 4 годам. До конца планового перио­да остается 8 лет. Определяем F8(4) = 120. Это область замен. Заменяем оборудование на новое. Проработаем на нем в течение четвертого года. Оно постареет на год. До конца планового периода останется 7 лет. На­ходим F7(l) = 113. Это область сохранения. Продолжив подобные рассу­ждения, установим, что F6(2) = 93, F5(3) = 76 расположены в области сохранения, F4(4)=60 - в области замен, F3(l) = 53, F2(2) = 33, F1(3) = 16 - в области сохранения. Разработанную политику изобразим следующей цепочкой:

Таким образом, вместо поиска оптимальной "политики замен" на плановый период в 12 лет мы погрузили исходную задачу в семейство подобных, когда период меняется от 1 до 12. Решение ведется по прин­ципу оптимальности для любого состояния системы, независимо от ее предыстории. Оптимальная "политика замен" является оптимальной на оставшееся число лет. Табл. 8.4 содержит информацию для решения и других задач. Из нее можно найти оптимальную стратегию замены оборудования с лю­бым начальным состоянием от 0 до 12 лет и на любой плановый период, не превосходящий 12 лет. Например, найдем "политику замен" на пла­новый период в 10 лет, если вначале имелось оборудование пятилетнего возраста:

Задачу о замене оборудования мы упростили. На практике же дета­лями не пренебрегают. Легко учесть, например, случай, когда остаточная стоимость оборудования s(t) зависит от времени. Может быть принято решение о замене оборудования не новым, а уже проработавшим некото­рое время. Не составляет также труда учесть возможность капитального ремонта старого оборудования. При этом в понятие "состояние" системы необходимо включить время последнего ремонта оборудования. Функция Fk(ti,t2) выражает прибыль за последние к лет планового периода при условии, что вначале имелось оборудование возраста t1, прошедшее ка­питальный ремонт после t2 лет службы. Характеристики г, s и и также будут функциями двух переменных t1 и t2.