Результат интеллектуальной деятельности: Способ управления качеством перевозочного процесса на железнодорожном транспорте

Изобретение относится к области управления качеством сложного технологического процесса и может быть использовано на железнодорожном транспорте для управления качеством перевозочного процесса.

Наиболее близким аналогом является способ статистического управления качеством продукции, включающий определение требований к функциям продукции, перевод требований к функциям продукции в показатели качества продукции, выбор критических параметров переделов технологического процесса, измерение, статистический учет и анализ отклонений критических параметров переделов технологического процесса и показателей качества продукции в сравнении с выбранными значениями, а также управление рисками технологического процесса путем вычисления комплексного риска технологического процесса как суммы приоритетных чисел рисков его переделов, сравнивают комплексный риск переделов с его граничным значением и при его превышении выполняют корректирующие действия для устранения отклонений критических параметров переделов технологического процесса, имеющих наибольшие значения приоритетного числа риска, осуществляют оценку эффективности корректирующих действий, при этом приоритетное число риска переделов равно произведению значений критериев значимости, возникновения и обнаружения причины, где критерии значимости и обнаружения причины определены по экспертным оценкам, а критерий возникновения пропорционален частоте возникновения отклонений критических параметров переделов от заданных требований, выявляют причины дефектов продукции проведением приемочного контроля качества продукции с выявлением вида дефекта, номера и периода выпуска партии продукции, рассчитывают потенциальное число риска для технологических переделов, включая сырье, осуществляют выбор технологических переделов с наибольшими значениями потенциального числа риска и определяют для них критические параметры и оборудование с наибольшими значениями потенциального числа риска (RU 2295590 C1, С25С 3/20, 20.03.2007).

Известный способ позволяет в режиме текущего времени определять потенциальные риски всех технологических процессов переделов, включая работу оборудования, выбирать технологические процессы и оборудование, имеющие наибольшие отклонения в работе, и принимать только к ним срочные корректирующие действия по снижению отклонений.

Однако известный способ не позволяет спрогнозировать нарушения технологического процесса в будущем (проанализировать недостатки).

Технический результат заключается в повышении эффективности управления качеством перевозочного процесса на железнодорожном транспорте.

Это достигается за счет того, что способ управления качеством перевозочного процесса на железнодорожном транспорте заключается в том, что на основе статистических данных за исследуемый период эксплуатации анализируют нарушения перевозочного процесса для каждого участка дороги, определяют вид нарушения и технические средства объектов инфраструктуры, отказы которых обусловили его возникновение, оценивают ущерб, возникший в результате его наступления, на основании которого каждому виду нарушения перевозочного процесса соотносят связанный с ним риск, по результатам оценки риска формируют мероприятия по снижению риска и рассчитывают необходимые для их реализации ресурсы, кроме того, оценивают частоту возникновения определенного вида нарушения перевозочного процесса на основе данных отказов технических средств за исследуемый период по каждому хозяйству железнодорожного транспорта, прогнозируют нарушения перевозочного процесса данного вида на основе анализа динамики отказов технических средств по каждому хозяйству железнодорожного транспорта и формируют матрицу ранжирования участков по критичности предотказного состояния, решения о проектировании мероприятий по снижению риска нарушения перевозочного процесса для участка дороги принимают с учетом существующих ресурсов и данных матрицы ранжирования, на этапе проектирования мероприятий определяют материалы и комплектующие изделия для реализации мероприятий по снижению риска, а также время и последовательность проведения мероприятий с учетом грузонапряженности, скорости движения, климатических особенностей, плана, профиля участка железной дороги и качества материалов и комплектующих изделий, при закупке материалов и комплектующих изделий осуществляют лабораторный контроль качества, по результатам которого корректируют объемы работ мероприятий, на этапе реализации мероприятий осуществляют контроль каждой операции для приведения ее параметров нормативным значениям, после реализации мероприятий на участке дороги проводят диагностику технических средств и при соответствии их параметров нормативным значениям вводят участок в эксплуатацию, в течение гарантийного периода эксплуатации участка осуществляют мониторинг и диагностику технических средств объектов инфраструктуры и регистрируют отказы технических средств, анализируют отказ каждого технического средства, по результатам анализа выявляют изделия со сроком службы, не соответствующим гарантийным обязательствам, для предъявления соответствующих требований изготовителям, за последующий период эксплуатации анализируют нарушения перевозочного процесса, определяют вид нарушения и технические средства объектов инфраструктуры, отказы которых обусловили его возникновение, оценивают ущерб, возникший в результате его наступления, на основании которого каждому виду нарушения перевозочного процесса соотносят связанный с ним риск, по результатам оценки риска определяют качество мероприятий по снижению риска нарушений перевозочного процесса, если риск нарушений перевозочного процесса выше допустимого, то формируют соответствующие мероприятия по снижению риска и рассчитывают необходимые для их реализации ресурсы, аналогичным образом осуществляют оценку частоты возникновения определенного вида нарушения перевозочного процесса, прогноза нарушения перевозочного процесса данного вида, формирование матрицы ранжирования участков по критичности предотказного состояния участка дороги и этапов проектирования и реализации мероприятий по снижению риска нарушений перевозочного процесса на участке.

В соответствии с предлагаемым способом сначала на основе статистических данных за исследуемый прошедший период эксплуатации анализируют нарушения перевозочного процесса на каждом участке железной дороги, используя данные, зарегистрированные за некоторый период эксплуатации дороги АСУ хозяйств железной дороги или автоматизированной системой управления безопасностью движения (АС РБ).

По результатам анализа в зависимости от частоты возникновения нарушений перевозочного процесса определяют вид нарушения, а также - по данным автоматизированной системы учета, контроля устранения отказов технических средств и анализа их надежности (КАС АНТ) технические средства объектов инфраструктуры, отказы которых обусловили его возникновение. Кроме того, по результатам последствий оценивают ущерб, возникший в результате нарушения перевозочного процесса. На основании ущерба каждому виду нарушения перевозочного процесса соотносят связанный с ним риск.

Риск оценивают как комбинацию двух составляющих - частоты возникновения и последствий, а затем сравнивают с допустимым для своего вида уровнем. Результаты оценки представляют в форме матриц риска. Если риск превышает допустимое значение, формируют мероприятия по снижению риска и рассчитывают необходимые для их реализации ресурсы.

При сравнении рисков, связанных с различными нарушениями, выработке рациональных мер защиты, расчете предотвращенного в результате принятых мер ущерба и оценке экономической эффективности мер по минимизации риска все составляющие ущерба оценивают в одинаковых единицах - в стоимостном выражении (в форме убытков, потерь). На практике широко применяются следующие варианты мер по обработке риска: предотвращение, перенос, снижение и принятие риска. Основным методом обработки риска является снижение риска.

Например, последствия отказа тормозной системы поезда могут привести к многочисленным жертвам, причинению существенного вреда экологии и имуществу. Уменьшить размер последствий такого опасного отказа практически невозможно. Но применение эффективных средств технического контроля позволяет значительно снизить частоту возникновения опасности, вследствие чего риск будет минимизирован.

Риски, связанные с объектами инфраструктуры, определяются составляющими, вносимыми на различных стадиях жизненного цикла объектов.

Например, риск нарушения перевозочного процесса из-за отказов технических средств железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) зависит от трех основных составляющих интенсивности отказов оборудования ЖАТ: допустимой, проектной и фактической. Допустимая интенсивность отказов устанавливается требованиями перевозочного процесса при обеспечении безопасности движения поездов, проектная характеризует систему в процессе создания на таких этапах жизненного цикла, как разработка, проектирование и производство, а фактическая соответствует показателям отказов на этапе эксплуатации объекта ЖАТ.

По результатам оценки частоты возникновения определенного вида нарушения перевозочного процесса на основе данных отказов технических средств за исследуемый период по каждому хозяйству железнодорожного транспорта прогнозируют нарушения перевозочного процесса данного вида и формируют матрицу ранжирования участков по критичности предотказного состояния.

Если риск неприемлем, то его уровень следует снижать, в противном случае следует стремиться к его сохранению на приемлемом уровне. Определение бюджета и планирование работ взаимосвязаны и основываются на одних целевых показателях. Если надо снизить риски до приемлемого уровня, то благодаря анализу рисков появляется такая возможность. Если же размер бюджета определен заранее, то можно так оптимизировать план работ, что риски максимально снизятся при заданных ограничениях.

Решения о проектировании мероприятий по снижению риска нарушения перевозочного процесса для участка дороги принимают с учетом существующих ресурсов и данных матрицы ранжирования.

На этапе проектирования мероприятий по снижению рисков в соответствии с установленными требованиями составляют перечень материалов, комплектующих изделий и технических средств, необходимых для реализации мероприятий. При этом устанавливают время и последовательность проведения мероприятий с учетом грузонапряженности, скорости движения, климатических особенностей, плана, профиля участка железной дороги, а также качественных показателей выбранных материалов и комплектующих изделий.

При закупке материалов и комплектующих изделий осуществляют контроль качества, по результатам которого корректируют время и объем технологических операций мероприятий.

На этапе реализации мероприятий осуществляют контроль соответствия результатов каждой технологической операции нормативным требованиям.

После реализации мероприятий на участке дороги проводят диагностику технических средств и при соответствии их параметров нормативным значениям вводят участок в эксплуатацию.

В течение гарантийного периода эксплуатации участка осуществляют мониторинг и диагностику технических средств объектов инфраструктуры, регистрируют отказы технических средств, анализируют отказ каждого технического средства. По результатам анализа выявляют изделия со сроком службы, не соответствующим гарантийным обязательствам, с последующим предъявлением соответствующих требований изготовителям.

За последующий достаточный для статистической обработки данных период эксплуатации анализируют нарушения перевозочного процесса, определяют вид нарушения и технические средства объектов инфраструктуры, отказы которых обусловили его возникновение, оценивают ущерб, возникший в результате его наступления, на основании которого каждому виду нарушения перевозочного процесса соотносят связанный с ним риск, по результатам оценки риска определяют качество мероприятий по снижению риска нарушений перевозочного процесса, если риск нарушений перевозочного процесса выше допустимого, то формируют соответствующие мероприятия по снижению риска и рассчитывают необходимые для их реализации ресурсы, аналогичным образом осуществляют оценку частоты возникновения определенного вида нарушения перевозочного процесса, прогноза нарушения перевозочного процесса данного вида, формирование матрицы ранжирования участков по критичности предотказного состояния участка дороги и этапов проектирования и реализации мероприятий по снижению риска нарушений перевозочного процесса на участке.

Эффективность предлагаемого способа наглядно иллюстрируется для технических объектов инфраструктуры, в которых формируются и развиваются деградационные процессы, связанные прежде всего с процессами взаимодействия с подвижным составом. К таким объектам, в частности, относятся: рельсовая колея, подверженная изменениям геометрических параметров; рельсошпальная решетка (скрепления, шпалы); рельсы, на которых могут образовываться короткие неровности на поверхности катания, износы, наклон поверхности катания, отклонения параметров подуклонки, внутренние дефекты, связанные с усталостными процессами; земляное полотно; балластный слой; рельсовые цепи; контактная сеть, подверженная изменению эластичности подвески, натяжения контактного провода и его износу. Эти же объекты, в свою очередь, в основном и определяют безопасность и готовность инфраструктуры к перевозочному процессу и требуют наиболее значительных ресурсных вложений.

Из всех объектов инфраструктуры железнодорожный путь является наиболее нагружаемым и зависимым от пропущенного тоннажа объектом, что неизбежно проявляется в изменениях геометрии рельсовой колеи. На железных дорогах уже накоплена большая база данных по геометрии рельсовой колеи, собранная за несколько лет по результатам измерений вагонов-путеизмерителей и диагностических комплексов.

В соответствии с предлагаемым способом на основе статистических данных соответствующий аппаратно-программный комплекс анализирует нарушения перевозочного процесса для каждого участка дороги, определяет вид нарушения пути, отказы которых обусловили его возникновение, оценивает ущерб, возникший в результате его наступления, на основании которого каждому виду нарушения перевозочного процесса соотносит связанный с ним риск, по результатам оценки риска формируют мероприятия по снижению риска и рассчитывает необходимые для их реализации ресурсы, кроме того, оценивает частоту возникновения определенного вида нарушения перевозочного процесса на основе данных отказов пути за исследуемый период, прогнозирует нарушения перевозочного процесса на основе анализа динамики отказов пути и формируют матрицу ранжирования участков по критичности предотказного состояния. Примером такого аппаратно-программного комплекса является автоматизированная система для комплексного управления ресурсами, рисками, надежностью объектов железнодорожного транспорта «УРРАН» (RU 2579981C1, G06F 17/00, В611 23/00, 13.03.2016 г.).

По результатам работы автоматизированной системы для комплексного управления ресурсами, рисками, надежностью объектов железнодорожного транспорта было выявлено предотказное состояние геометрических параметров рельсовой колеи и рельсовых скреплений как по участкам, так и по километрам, сформированы графики динамики изменения предотказного состояния геометрии рельсовой колеи во времени с прогнозированием наступления предотказного состояния и матрица ранжирования участков пути по предотказному состоянию геометрии рельсовой колеи (как на текущее состояние, так и с прогнозом на указанный период); матрица ранжирования предотказного состояния рельсовых скреплений; ведомости участков пути с предотказным состоянием геометрии рельсовой колее и скреплений.

В соответствии с матрицей ранжирования оценили возможное влияние на перевозочный процесс состояния пути на каждом участке, что позволило обеспечить адресное назначение восстановительных работ на участках с максимальной интенсивностью отказов с учетом условий эксплуатации (грузонапряженности и пропущенного тоннажа), оптимизировать выбор участков и видов работ, направленных на минимизацию рисков, с учетом ресурсных ограничений.

Железнодорожный путь является сложной технической системой, состоящей из верхнего строения (рельсы, стрелочные переводы, подрельсовое основание со скреплениями и балластная призма) и нижнего (земляное полотно). Анализ факторов, приводящих к повреждению пути, позволяет своевременно принимать комплекс мероприятий по снижению рисков.

На участках с максимальной интенсивностью отказов было принято решение о ремонте пути. Ремонт пути включал комплекс работ по ремонту изношенных элементов, усилению пути, приведение его в проектное положение.

При проектировании работ по ремонту пути в соответствии с установленными требованиями составили перечень технологических операций в соответствии с установленными нормативами, рассчитали количество материалов и комплектующих изделий, технических средств, необходимых для ремонта, а также оптимальный состав ремонтных бригад. Кроме того, определили сроки и объем выполнения подготовительных, основных и отделочных работ с учетом грузонапряженности участка, скорости движения поездов, климатических особенностей, плана, профиля участка железной дороги. Основные работы проводили в «окно», соответственно, подготовительные и отделочные - до и после «окна».

Для своевременной подготовки пути к пропуску поездов на этапе проектирования определили порядок выполнения операций в определенной последовательности с минимальными интервалами между выполняющими отдельные операции бригадами, оптимальным их количественным составом. Строгая очередность выполнения отдельных операций исключает их повторение. Например, при подъемочном ремонте звеньевого пути необходимо сначала произвести одиночную смену рельсов, скреплений и шпал, разгонку или регулировку зазоров, затем - выправку пути в продольном профиле и после этого рихтовку и перешивку, отделку балластной призмы.

Перед началом проведения этапа реализации мероприятий был осуществлен контроль закупленных материалов и комплектующих изделий на предмет соответствия их качественных показателей номенклатурным данным, по результатам которого скорректировали время и объем проведения ремонта пути.

Как известно, чрезвычайно важным элементом верхнего строения пути, влияющим на стоимость жизненного цикла, является балласт, смена и очистка которого весьма затратны. От внешних поставщиков было получено более 20,3 млн. м щебня, при этом доля щебня из осадочных пород составила 5,8%. Щебень из осадочных пород быстрее разрушается, особенно при высокой грузонапряженности пути, интенсивность накопления продуктов собственного дробления и истирания под действием поездной нагрузки в нем идет быстрее. Гранит имеет более высокий предел прочности на сжатие, более высокую морозостойкость и низкие истираемость и водопоглощение.

Паспорта качества на поставляемые партии щебня не всегда оформляются в соответствии с установленными требованиями. Центр испытаний материалов и конструкций на железнодорожном транспорте проводит испытания нерудных (щебень, щебеночно-песчано-гравийные смеси, грунты) и других материалов, конструкций и их элементов в статических и динамических условиях для контроля качества поставляемых для железной дороги материалов, образцов, конструкций и их элементов. Центр оснащается оборудованием, которое позволит определять характеристики щебня балластного слоя, а также проводить динамические и усталостные циклические испытания в условиях трехосного нагружения элементов пути.

По результатам оценки материалов и конструкций на железнодорожном транспорте качественных показателей щебня центром испытаний были скорректированы время проведения и объем операции по ремонту балластной призмы.

При ремонте пути осуществляли контроль соответствия результатов каждой технологической операции нормативным требованиям, контролировали сроки выполнения операций.

При этом использовали следующие путевые машины: щебнеочистительную машину ЩОМ-1200М, выправочно-подбивочно-рихтовочную машину ПМА, распределитель-планировщик балласта РПБ-01, вакуумно-уборочную машину МВУ-18000.

После реализации мероприятий на участке дороги провели диагностику пути и при соответствии его параметров нормативным требованиям ввели участок в эксплуатацию.

Диагностику пути осуществляли с помощью диагностического комплекса «Интеграл», который объединяет множество различных подсистем контроля, позволяющих измерять и обрабатывать более ста параметров оценки состояния различных объектов. При этом все полученные данные синхронизируются по единым геодезической и путейской координатам. Диагностический комплекс «ИНТЕГРАЛ» заменяет сразу семь диагностических вагонов, таких как: вагон-дефектоскоп, вагон-путеизмеритель, скоростная путеобследовательская станция, тоннелеобследовательская станция, вагон контроля параметров контактной сети, вагон контроля параметров средств железнодорожной автоматики и телемеханики, вагон контроля параметров радиосвязи.

В течение гарантийного периода эксплуатации участка осуществляли мониторинг и диагностику технических средств объектов инфраструктуры на участке, регистрировали отказы технических средств и выявляли изделия со сроком службы, не соответствующим гарантийным обязательствам, для предъявления соответствующих требований изготовителям.

За последующий период эксплуатации регистрировали нарушения перевозочного процесса на участке, использовали систему «УРРАН» для определения риска и надежности объектов инфраструктуры на участке, по результатам оценки риска определяли качество ремонта пути по снижению риска нарушений перевозочного процесса, если риск нарушений перевозочного процесса выше допустимого, то формировали соответствующие мероприятия по снижению риска и рассчитывали необходимые для их реализации ресурсы.

Кроме того, осуществляли оценку частоты возникновения определенного вида нарушения перевозочного процесса, прогноз нарушения перевозочного процесса данного вида, формирование матрицы ранжирования участков по критичности предотказного состояния и этапы проектирования и реализации мероприятий по снижению риска нарушений перевозочного процесса на каждом участке.