CC BY
0
УДК 519.23
DOI: 10.24412/2071-6168-2025-2-331-332
СТАТИСТИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ КАК ИНСТРУМЕНТ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА НАДЁЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ
ПЕРЕВОЗОК
С.С. Пригожаев, А.С. Кузьмин, А.А. Пыхалов
В статье рассмотрены вопросы анализа статистических данных, в том числе с применением методологии и инструментов менеджмента качества с целью осуществления системного подхода к анализу технических причин нарушения безопасности перевозок. Отражены статистические данные происшествий, связанных с безопасностью перевозок по нескольким видам транспорта. На примере пассажирской службы железнодорожного транспорта предложено применение инструментов менеджмента качества при планировании производственных процессов, влияющих на повышение безопасности и комфортности пассажирских перевозок. Для иллюстрации исходных данных при построении концепции создания математической модели с использованием статистики предложены к применению диаграммы Парето и Исикавы.
Ключевые слова: происшествие, статистика, менеджмент качества, пассажирский вагон, безопасность перевозок
Железнодорожный транспорт занимает лидирующую позицию в грузовых и пассажирских перевозках в границах Российской Федерации. В связи с геополитической обстановкой в южных регионах России, и, как следствие, закрытием аэропортов в приграничных регионах юга России, в 2022 году наблюдается рост пассажирооборота[1]. Так, по данным отчета ОАО «РЖД» за 2022 год, пассажирооборот составил 122,9 млрд пассажиров^], что, по сравнению с аналогичным периодом прошлого года (АППГ), увеличилось на 18,8%. По перевозкам грузов в компании отметили снижение числа погрузок практически во всех структурных подразделениях (до-рогах)[1]. Положительная динамика перевозок в 2022 году по сравнению с АППГ наблюдалась только в границах восточного полигона[1].
Целью исследования является анализ возможностей использования статистического подхода и инструментов менеджмента качества при системном анализе конструкции вагонов с позиции возникновения эксплуатационных отказов и причин нарушения безопасности и надежности при работе нетягового подвижного состава.
Для достижения вышеуказанной цели необходимо решить следующие задачи:
- Изучить методы статистической обработки данных.
- Проанализировать возможность использования системы менеджмента качества при обработке статистических данных и их системном анализе в службе вагонного хозяйства.
Рост числа перевозок влечет за собой увеличение количества единиц подвижного состава (ПС) и длину поезда в целом. Как результат, растет нагрузка на предприятия, занимающиеся обслуживанием и ремонтом ПС. В
связи с дефицитом кадров, наблюдаемым на предприятиях железнодорожного транспорта в последние 5-7 лет, качество и объемы работ, выполняемых при техническом обслуживании и ремонте подвижного состава, неукоснительно снижаются [2]. Система обслуживания нетягового ПС подразумевает постоянный контроль технического состояния во время следования путем периодического осмотра в соответствии с технологией осмотра вагона. Наиболее распространен осмотр вагона по 12 позициям (контрольным точкам по часто возникающим неисправностям)[3]. Данная технология не подразумевает системный подход при обследовании подвижного состава, а лишь является отработанной процедурой проверок без выявления причинно-следственных связей возникновения отказов деталей, узлов и агрегатов. Исследования в области материаловедения и конструкционных материалов показывают, что появление неисправности достаточно часто влечет за собой цепочку отказов других сложных сборных конструкций (в нашем случае вагона) или нередко появление неисправности показывает на нарушение работоспособности других, в том числе и не связанных напрямую, элементов конструкции.
По данным, представленным в открытых источниках Федеральной службы государственной статистики (Росстат), ситуация по происшествиям на различных видах транспорта относительно нестабильна[4]. Представим число погибших и пострадавших в результате транспортных происшествий за последние 10 лет (2012-2022 г.г.) в виде гистограммы с накоплением: (Рис. 1)
2500
2000
Пострадало I Погибло
Ж/Д транспорт
Автомобильный транспорт
Водный транспорт
Воздушный транспорт
Рис. 1. Гистограмма статистические данные по погибшим и пострадавшим в происшествиях на транспорте
В вышепредставленной гистограмме приняты следующие допущения:
1. Данные по железнодорожному транспорту до 2013 года не учитывают происшествия не по вине ОАО «РЖД» (возникшие в результате действий третьих лиц), которые представлены Ространснадзором[4].
2. Данные по автомобильному транспорту представлены МВД России в тысячах человек[4].
3. Не учтены происшествия в новых регионах (Донецкая народная республика, Луганская народная республика, Запорожская и Херсонская об-ласти)[4].
4. Данные по водному транспорту представлены Ространснадзором: до 2014 года учитывались происшествия на море только с морскими судами, с 2014 - с морскими и судами смешанного плавания (река-море)[4].
Анализ гистограммы показывает, что за последние 10 лет наиболее опасным является автомобильный транспорт (225 тыс чел. погибло, 2372,8 тыс. чел. пострадало). При происшествиях на воздушном транспорте 748 человек погибло и 512 человек пострадало. На водном транспорте 105 человек погибло и 71 человек пострадал. Наименьшее число погибших наблюдается среди пассажиров железнодорожного транспорта (23 человека), при этом пострадавших 133 человека[4].
Исходя из вышеописанных данных, можно сделать вывод, что на железнодорожном транспорте вопросам безопасности пассажирских перевозок уделяется особое внимание. Наравне с повышением безопасности и усилением контроля за соблюдением нормативно-правовой базы, направленной на организацию безопасных перевозок, наблюдается постоянное совершенствование пассажирских вагонов в направлении повышения комфортности перевозок.
Например, инновационные вагоны производства Тверского вагоно-стрительного завода имеют измененную систему тормозов, предложены вагоны с беззазорным сцепным устройством, внедряется система многих единиц (СМЕ) в работе проводников[5]. Значительный прогресс достигается за счет изменения системы электроснабжения вагонов (наличие USB портов для зарядки гаджетов на каждом пассажирском месте), внедрение капсуль-ной системы в вагонах некупейного типа (плацкартных), повышение пожарной безопасности, использование новых материалов во внутренней отделке кузова, использование светодиодного освещения, замена электрокипятильников с системой охлаждения питьевой воды на пурифайеры [6]. Большинство вагонов имеют систему кондиционирования воздуха и экологически-чистые туалеты. Находят распространение двухэтажные вагоны не только купейной компоновки, но и специализированные вагоны- ресто-раны[7].
Немаловажным вопросом развития пассажирского подвижного состава является увеличение не только конструкционной, но и ходовой, технической и участковой скоростей движения. Это в первую очередь,
достигается внедрением тележек с повышенной плавностью хода. На высокоскоростных вагонах начинается использование тележек с адаптивными пневматическими системами гашения колебаний[8].
Увеличение скоростей движения в первую очередь сказывается на повышении ответственности работников, обслуживающих вагоны. Появляется потребность в изучении новых конструкций узлов и агрегатов, соблюдении требований безопасности движения поездов, эффективном использовании технических средств, сохранении окружающей среды и т.д.
Применяемая сегодня система планово-предупредительного ре-монта[9] позволяет повысить показатели безопасности перевозки пассажиров и сохранности грузов. Обеспечение беспрекословного соблюдения сроков технического обслуживания и ремонта подвижного состава и предупреждения возникновения неисправностей в процессе работы должно быть основным направлением деятельности лиц, являющихся ответственными за техническое обслуживание и ремонт вагонов[9].
Принято считать, что статистика - это наука, изучающая количественные показатели различных явлений. Статистика, как наука, занимается сбором, обработкой, анализом и мониторингом различных численных показателей, как на государственном уровне, так и на уровне отдельно взятых предприятий[10].
Для систематизации знаний о возникновении неисправностей в ПС стоит отметить статистический многофакторный (системный) подход к исследованию вышеобозначенной проблемы.
Системный анализ - это метод исследования сложных систем, который позволяет изучить их структуру, функции, связи между элементами и взаимодействие с окружающей средой[11].
Системный анализ включает в себя несколько этапов:
1. Определение проблемы и целей анализа.
2. Сбор информации о системе и ее окружении.
3. Анализ данных и выявление основных характеристик системы.
4. Разработка моделей системы и ее взаимодействия с окружающей средой.
5. Оценка возможных решений задачи и выбор наиболее оптимального.
6. Реализация выбранного решения и контроль его эффективности.
Улучшение системы ремонта и обслуживания подвижного состава, а также дальнейшая модернизация конструкции вагона требует применение статистического подхода к анализу проблем, возникающих в процессе эксплуатации подвижного состава.
На железнодорожном транспорте (грузовые перевозки) с 2007 года внедрена комплексная автоматизированная система учета, контроля устранения отказов технических средств и анализа их надежности (КАСАНТ)[12]. Для пассажирских перевозок применяется автоматизированная система управления «Экспресс-3», подсистемой которой является
автоматизированная система управления парком пассажирских вагонов, включая его эксплуатацию (учет пробегов и использования) и ремонт (статистический учет неисправностей и проведенных плановых/неплановых ремонтов)- АСУ ПВ[12].
Вышеописанные программные комплексы используют классические методы обработки статистических данных и имеют возможность представления этих данных в графическом виде (графики и диаграммы).
К базовым методам обработки данных относятся инструменты математической статистики:
1. среднее арифметическое значение;
2. медиана;
3. мода;
4. линейное отклонение;
5. среднее линейное отклонение;
6. среднеквадратичное отклонение (стандартное отклонение);
7. дисперсия;
8. коэффициент вариации;
9. стандартная ошибка среднего.
Также следует отметить использование технологами и руководителями предприятий железнодорожного транспорта в своей работе большого количества графиков и диаграмм (столбчатых, линейчатых, круговых), которые предоставляет АСУ ПВ[12]. Применение графических методов обработки статистических данных позволяет наглядно отобразить числовые значения для более удобного восприятия.
Использование классических методов обработки статистических данных не дает возможности системного подхода к исследованию проблемы. Системный подход в обслуживании и ремонте подвижного состава должен подразумевать многофакторный подход при выявлении неисправностей и создании единой системы контроля узлов и агрегатов подвижного состава при выявлении определенных неисправностей.
Сегодня немногие предприятия проводят статистический анализ при помощи новых методов системы управления качеством. Работа в направлении управления качеством и использование методологии систем менеджмента качества позволяют провести углубленный анализ статистических данных с элементами систематизации и, как результат, получения множества решений наиболее важных проблем.
Рассмотрим системный подход к определению причин роста числа неисправностей на предприятии «Н». В данном примере все значения являются гипотетическими и используются исключительно для наглядного представления возможностей применения СМК при системном статистическом анализе. Известно, что подразделение этого предприятия занимается ремонтом и обслуживанием гидравлических демпферов пассажирских вагонов. Данные гасители используются предприятием для установки на собственный парк пассажирских вагонов. В 2022 году руководство предприятия запросило у начальника цеха и технолога данные по неисправностям
гидрогасителей за последние несколько лет, поскольку наблюдается рост расходов на запасные части, а равно и рост неисправностей.
Для определения роста числа неисправностей используем круговую диаграмму, применяемую при анализе за условные 2021 и 2022 годы (реальные данные могут быть выгружены из АСУ ПВ):
Неисправности гасителей колебаний за 2021 год
■ Тип 1
■ Тип 2
■ Тип 3
■ Тип 4
Рис. 2. Диаграмма количества неисправностей гасителей колебаний
за 2021 год
Неисправности гасителей колебаний за 2022 год
Тип 1
■ Тип 2 Тип 3
■ Тип 4
Рис. 3. Диаграмма числа неисправностей гасителей колебаний
за 2022 год
336
При визуальном представлении распределения числа неисправностей, отмечается тенденция роста отказов гидравлических гасителей колебаний.
Исходя из вышепредставленных значений, появляется возможность предположения количественного состава запаса гасителей колебаний для оперативной замены неисправных и, соответственно, сокращения времени простоя вагона в ремонте.
Стоит отметить, что при техническом обслуживании и ремонте гидравлических гасителей колебаний разных моделей возникает необходимость переналадки технологического оборудования, что, в свою очередь, увеличивает технологическое время ремонта. Также необходимо понимать, что хранение запасных частей нередко осуществляется в отдельных помещениях, что также негативно складывается на времени ремонта.
Таким образом, с учетом системы организации и рационализации рабочего места (метод 5Б) [13], рекомендуется производить крупноузловую замену неисправного гасителя колебаний на исправный, с последующим размещением снятого гасителя на накопительных стеллажах. При накоплении определенного количества гасителей колебаний производить их ремонт без переналадки технологического оборудования, и с возможностью получения запасных частей со склада сразу в больших объемах.
При накоплении неисправных гасителей колебаний появляется возможность систематизации информации с возможностью анализа причин возникновения неисправностей, а равно и статистический учет числа отказов. Анализ нескольких неисправных гасителей колебаний позволит использовать системный подход при установлении причинно-следственной связи, с наименьшей ошибкой на основе статистических показателей.
Для повышения качества производимых ремонтов данным предприятием и выявлению заводского брака необходимо активное применение различных методов системного анализа и менеджмента качества.
Системы менеджмента качества (СМК) - это инструменты и методы, используемые организациями для управления и контроля качества своих продуктов или услуг. Они обеспечивают единый подход к качеству на всех этапах производства, от проектирования до послепродажного обслуживания^].
СМК обычно включают в себя процессы управления, такие как планирование, обеспечение, контроль и улучшение качества. Они также могут включать в себя стандарты, процедуры, инструкции, обучение персонала и другие меры, направленные на достижение и поддержание высокого уровня качества продукции или услуг.
С точки зрения СМК, наиболее оптимальным способом для работы со статистическими данными является применение закона Парето.
В качестве примера использования этого закона в вагонном хозяйстве проведем систематизацию поступивших в ремонт гасителей за 20212022 годы по видам неисправностей Систематизированные данные представим в виде таблицы
Распределение количества неисправностей гидравлических ^гасителей
№ п/п Неисправности/тип гасителя Тип.1 Тип.2 Тип.3 Тип.4
1. Неисправность №1 275 21 15 288
2. Неисправность №2 87 226 39 216
3. Неисправность №3 95 51 - 185
4. Неисправность №4 22 43 54 208
5. Неисправность №5 12 - 32 84
6. Неисправность №6 26 84 24 129
7. Неисправность №7 73 14 - 63
8 Неисправность №8 - 259 28 6
9. Неисправность №9 - 61 79 -
10. Неисправность №10 - 124 24 -
Поскольку на круговой диаграмме видно, что число неисправных гасителей тип 4 достаточно велико, построим для этих гасителей диаграмму Парето. Для этого представим данные по видам неисправностей этих гасителей в виде столбчатой диаграммы, расположив их в порядке убывания.
Рис. 4. Диаграмма Парето для представленного примера
Согласно закону Парето, 20% усилий дают 80% результата[15]. Стоит отметить, что для каждого отдельного случая значения могут быть разнообразными (80/20, 70/30 и т.д.). Для определения численных показателей неисправностей и вектора работы предприятия по улучшению ситуации необходим анализ построенной диаграммы с учетом особенностей деятельности и связанных с ней производственных параметров [15].
Исходя из диаграммы и закона Парето, можно сделать вывод, что для гасителя колебаний необходимо в первую очередь проводить анализ и установление причинно-следственных связей появления неисправностей №1,
№2, №4 и №3. Поскольку эти неисправности являются «главными», т.е. представляют 80% от общего числа неисправностей, то основной упор при работе с гасителями тип 4 необходимо давать именно на эти неисправности.
Таким образом, для наиболее качественного распределения сил и определения вектора дальнейшего усовершенствования конструкции или создания условий для сокращения числа этих неисправностей (смена поставщика запасных частей, установка дополнительного оборудования, изменение технологии ремонта, и т.д.), необходимо выявить причины возникновения неисправностей №№ 1, 2, 3,4.
Для определения причин возникновения неисправностей также следует применять инструменты менеджмента качества. В данном случае системный подход обеспечивает два базовых инструмента: «Рыбья кость» (Диаграмма Исикавы) или Правило пяти почему[16]. Стоит отметить, что оба инструмента предусматривают использование мозгового штурма.
Представим пример построения диаграммы Исикавы.
Недостаточн
ое кол-во
Плохое
качество
Устаревшее
Нарушение
стандартов
Отсутствие
ТО
Устаревшие
методы
Качество инструмента
Отсутствие
поверки
Сложность применения
ИЗМЕРЕНИЕ
: Образование /А
Л'
Квалификац /
ия ( /
: Подготовка
Рис. 5. Пример построения диаграммы Исикавы для определения факторов, влияющих на возникновение неисправности
Чтобы разобраться с проблемой, нужно выявить и устранить факторы, которые ее вызывают. Каору Исикава предлагает начинать с самых основных причин, то есть факторов самого низкого уровня или основополагающих причин проблемы [17]. Теоретик утверждает, что это предотвратит дальнейшие ошибки [17].
Поскольку работать одновременно со всеми причинами невозможно, изменения обычно внедряются поэтапно. Первоочередными изменениями будут те, которые возможно реализовать своими силами. Факторы ранжируются по степени важности. Анализ диаграммы Исикавы позволяет осуществить многофакторный системный подход к решению определенной проблемы. Таким образом, осуществляется принцип решения «от общего к частному» но, с использованием принципов системного анализа и СМК.
339
Выводы. Для повышения качества предоставляемых услуг в пассажирской службе железнодорожного транспорта, необходимо, внедряя различные усовершенствования конструкции подвижного состава, обращать внимание на значимость повышения комфортности, скорости движения и безопасности перевозок. Определение направлений модернизации зачастую продиктовано возникновением неисправностей. Устранение первоочередных проблем сегодня производится путем замены детали одного производителя на аналогичную деталь другого, при этом абсолютно отсутствует системный подход к анализу причинно-следственных связей.
При производстве анализа какой-либо сложной сборной конструкции возникает необходимость многофакторного исследования не только конструктивных особенностей, но и учет условий эксплуатации (условия нагружения, погодные условия, и т.д.). Одним из элементов системного анализа должен быть подробный контроль статистических данных, собранных в процессе эксплуатации. Только при системном подходе возможно учесть максимально допустимое количество факторов, влияющих на процесс эксплуатации сложных сборных конструкций, таких, как пассажирский вагон.
Обновление принципов работы со статистическими данными и использование наряду с ними методов бережливого производства и системы менеджмента качества, в свою очередь, может увеличить надежность конструкции, а равно и пассивную безопасность подвижного состава в целом. При внедрении СМК в анализ причин неисправностей может наблюдаться повышение продуктивности предприятия, а равно его рентабельность и интенсификация производственной деятельности.
Список литературы
1. Итоги работы ОАО «РЖД» в 2022 году превзошли ожидания // АО «Издательский дом «Гудок». [Электронный ресурс] URL: https://gudok.ru/news/util avto/?ID=1627323 (дата обращения: 16.11.2023).
2. В. Максимов, А. Войцеховский Где взять людей для железных путей? Дефицит кадров на сети РЖД и в промышленности приобретает катастрофический характер // Сетевое издание «Вгудок», Интернет-портал о железнодорожном транспорте, логистике и перевозках. [Электронный ресурс] URL: https://vgudok.com/light/gde-vzyat-lyudey-dlya-zheleznyh-putey-deficit-kadrov-na-seti-rzhd-i-v-promyshlennosti (дата обращения: 13.11.2023).
3. Инструкция по техническому обслуживанию вагонов в эксплуатации .№ 808-2022 ПКБ ЦВ Утверждена Советом по железнодорожному транспорту государств - участников Содружества Протокол от 8 декабря 2022 г. № 77.
4. Официальная статистика происшествий с подвижным составом и пострадавшими в них // Росстат Федеральная служба статистики. [Электронный ресурс] URL: https://rosstat.gov.ru/statistics/transport (дата обращения: 01.12.2023).
5. Приказ Министерства путей сообщения Российской Федерации № 3ЦЗ от 26.04.2001 г. (в действующей редакции от 29.01.2003 г. ) «О совершенствовании организации труда бригад, занятых на обслуживании пассажирских поездов».
6. Парк Восточно-Сибирской железной дороги пополнили пассажирские вагоны нового поколения // ОАО «РЖД» [Электронный ресурс] URL: https://vszd.rzd.ru/ru/1900/page/104069?id=284045 (дата обращения: 05.01.2024).
7. ТМХ получил разрешение на производство нового двухэтажного вагона-ресторана // АО «Издательский дом «Гудок» [Электронный ресурс] URL: https://gudok.ru/news/?ID=1583956 (дата обращения: 28.12.2023).
8. Предложения пассажиров станут основой требований к новым вагонам // Вагоны и вагонное хозяйство. 2021. № 4(68). С. 8-10.
9. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации. Утверждены Приказом Минестерства транспорта Российской Федерации от 23.06.2022г. № 250.
10. Орлов А.И. Прикладная статистика - состояние и перспективы // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2016. № 119. С. 44-74.
11. Основы системного анализа / П. П. Карпенко, А. В. Селезнев, А. В. Пелогейко [и др.] // Столыпинский вестник. 2022. Т. 4, № 4.
12. Замышляев А.М. Прикладные информационные системы управления надежностью, безопасностью, рисками и ресурсами на железнодорожном транспорте. Ульяновск: Областная типография «Печатный двор», 2013.143 с.
13. Методика организации и поддержания порядка на рабочих местах по системе 5С. Утверждена Распоряжением ОАО "РЖД" от 11.02.2021 № 267/р.
14. Пыхов С.И., Позднякова Ж.С. Управление качеством: уч. пос. Челябинск: ОУ ВО «Южно-Уральский технологический университет», 2021. 181 с.
15. Кох, Ричард. Жить по принципу 80/20 : практическое руководство / Ричард Кох. Москва: Эксмо, 2022. 256 с.
16. Павлова, А.С. Диаграмма Исикавы как метод анализа проблем компании // Вестник магистратуры. 2019. № 4-4(91). С. 41-43.
17. Исикава Каору. Японские методы управления качеством. Москва: «Экономика», 1988. 199 с.
Пригожаев Степан Сергеевич, аспирант, Stepri@yandex. ru, Россия, Иркутск, Иркутский государственный университет путей сообщения,
Кузьмин Александр Сергеевич, инженер-консультант СМК, [email protected], Россия, Иркутск, ООО «Научно-производственный экспертный центр АвтоГрад»,
Пыхалов Анатолий Александрович, д-р техн. наук, профессор, pyk-halov_aa@mail. ru, Россия, Иркутск, Иркутский государственный университет путей сообщения
STATISTICAL DATA AS A TOOL FOR SYSTEM ANALYSIS OF RELIABILITY AND SAFETY
OF TRANSPORTATION
S.S. Prigozhaev, A.S. Kuzmin, A.A. Pykhalov
The article discusses the issues of statistical data analysis, including using quality management methodology and tools in order to implement a systematic approach to analyzing the technical causes of transportation safety violations. The statistical data of accidents related to the safety of transportation by several modes of transport are reflected. Using the example of the passenger service of railway transport, the use of quality management tools in the planning of production processes that affect the improvement of safety and comfort of passenger transportation is proposed. To illustrate the initial data, when constructing the concept of creating a mathematical model using statistics, the Pareto and Ishikawa diagrams are proposed for use.
Key words: accident, statistics, quality management, passenger carriage, transportation safety.
Prigozhaev Stepan Sergeevich, postgraduate, [email protected], Russia, Irkutsk, Irkutsk State University of Railway Transport,
Kuzmin Alexander Sergeevich, QMS consulting engineer, [email protected], Russia, Irkutsk, Scientific and Production Expert Center AutoGrad, LLC,
Pykhalov Anatoly Alexandrovich, doctor of technical sciences. sciences, professor, [email protected], Russia, Irkutsk,IrkutskState University of Railway Transport
