Управление качеством функционирования объектов транспортной инфраструктуры на основе рисков

Важной особенностью железнодорожных перевозок является то, что их реализация связана с эксплуатацией не только подвижного состава, но и технически сложной, разнотипной и территориально распределенной транспортной инфраструктуры. Компания ОАО «РЖД» является одним из крупнейших железнодорожных перевозчиков в мире. На ее балансе находится значительное количество транспортной инфраструктуры, которая составляет существенную часть основных средств. Если на поддержание производственных процессов в компании по разным оценкам приходится до 80% расходов, то из них на содержание инфраструктуры приходится от 50 до 66% затрат [1], что требует огромных ресурсов, в том числе финансовых. Эти затраты должны учитываться при формировании тарифов перевозок.

Разумеется, реализуя услуги перевозки, компания заинтересована в обеспечении их окупаемости и получении прибыли. Однако, тарифы на перевозки должны находится в таком соотношении с их качеством, чтобы услуги компании были привлекательны для клиентов и конкуренты с иными перевозчиками. Привлекательность предоставляемых услуг с точки зрения клиентов компании можно обеспечить не только их ассортиментом или удобством, а, в первую очередь, если при надлежащем качестве услуг их стоимость будет находиться на приемлемом уровне.

Вместе с тем, необоснованно низкие тарифы перевозок, находящиеся ниже их себестоимости, могут приводить к значительному снижению качества предоставляемых услуг, особенно на длительных временных периодах. С какого-то момента устойчивость производственных процессов нарушается, а их характеристики начинают существенно отличаться от нормативных вследствие ресурсного голода, возникающего из-за экономии на ресурсах.

С проблемой острого дефицита ресурсов компания столкнулась после реформирования в начале 90-х годов XX века. В первую очередь, это произошло из-за того, что доход от деятельности не покрывал в полной мере расходы. Проблема дефицита ресурсов сохраняется по настоящее время. Помимо прочего дефицит ресурсов отражается и на технической эксплуатации транспортной инфраструктуры. Так, некоторые виды работ по технической эксплуатации выполняются не в полном объеме, часть – с несоблюдением сроков, а некоторые не выполняются вообще, эксплуатацию аппаратуры часто выполняют с неоднократным продлением сроков. Как следствие, по оценкам ряда специалистов только с превышением назначенного срока службы в настоящее время функционирует более 80% железнодорожной транспортной инфраструктуры и с каждым годом ситуация продолжает ухудшаться.

Выполнить единовременное вливание финансовых средств в достаточном объеме для восстановления нормативного состояния своей транспортной инфраструктуры компания не имеет возможности. В связи с этим было принято решение разработать более рациональные методы управления технической эксплуатацией инфраструктуры, которые позволили бы без заметного для потребителя снижения качества предоставляемых услуг позволить снизить стоимость жизненного цикла объектов транспортной инфраструктуры. Эта идея нашла отражение во внедряемой в компании на протяжении последнего десятилетия методологии управления ресурсами, рисками и анализа надежности объектов инфраструктуры и подвижного состава (УРРАН) [2]. В рамках методологии предлагается заменить регламентный метод технического содержания на метод содержания по фактическому состоянию в сочетании с адресным распределением ресурсов в зависимости от потребности. Особое значение при реализации технического содержания по состоянию приобретают данные различных информационных систем, эксплуатируемых в структурных подразделениях компании, так как в них содержатся данные о выявляемых в процессе функционирования транспортной инфраструктуры отклонения, отказы, предотказные состояния, а также регистрируется возникающий из-за них ущерб. Обработка этих данных позволит объективно и оперативно оценивать фактическое техническое состояние каждого объекта инфраструктуры. Требования к качеству содержания транспортной инфраструктуры в методологии также предполагается гибко регулировать в зависимости от того, насколько критичен конкретный объект инфраструктуры для реализации бизнес-процессов.

Транспортная инфраструктура служит для обеспечения перевозочного процесса. Формирующие ее технические системы, как известно, абсолютной надежностью не обладают. В процессе своей эксплуатации реализацию перевозочного процесса технические системы могут обеспечивать только в работоспособном состоянии. Однако, вследствие протекающих в процессе эксплуатации в элементах систем процессов в них развиваются постепенные отказы, а также иногда происходят внезапные отказы. Для внезапных отказов характерно то, что происходят они в случайные моменты времени. В результате возникшего отказа объект транспортной структуры переходит в неработоспособное состояние, при котором дальнейшая реализация перевозочного процесса изменяется. В частности, если в этот интервал времени объект транспортной инфраструктуры должен быть использован для реализации перевозочного процесса, то могут возникнуть неплановые задержки в движении поездов, которые снижают качество услуг в глазах потребителя. Задержки в движении поездов возникнут далеко не при каждом отказе. На вероятность того, что в объекте транспортной инфраструктуры возникнет отказ, который вызовет задержку поездов влияет то, насколько часто отказывает сам объект, как долго его восстанавливают, насколько часто через него проследуют поезда.

Таким образом, вероятность возникновения за заданный интервал времени t отказа, вызывающего задержку в движении поездов  P_з(t) можно представить, как:

,               (1)

где P_o(λ,t) – вероятность возникновения отказа в объекте транспортной инфраструктуры за интервал времени t при интенсивности отказов λ;

P_п(λ_п,μ_п,Т_в) – вероятность того, что произошедший отказ окажется отказом, вызывающим задержку в движении поездов при известных интенсивностях входящего λ_п  и проследующего μ_п потоков поездов и среднем времени до восстановления объекта инфраструктуры после отказа Т_в.

Что касается задержки в движении поездов, то даже если она возникнет, ее величина тоже может быть различной как по количеству, так и по качеству. Так по качеству в компании ОАО «РЖД» разделяют задержки в движении поездов по отправлению, проследованию и прибытию, однако в рамках методологии в настоящее время принято их рассматривать в совокупности.

С точки зрения количества задержанных поездов, оно зависит от стечения обстоятельств, включая то, когда возник отказ, сколько времени его устранял штат сотрудников, требовалось ли использовать объект транспортной инфраструктуры в соответствии с графиком движения поездов и ряда иных факторов. В то же время, за продолжительный интервал времени t имеется некоторая средняя величина задержек поездов Т_зо(t), обусловленная местными условиями эксплуатации: классом и специализацией железнодорожной линии, надежностью объекта транспортной инфраструктуры и расстоянием от объекта до местонахождения эксплуатационного штата, а также наличия путей подхода к объекту или подъезда.

Таким образом, снижение качества перевозочного процесса из-за отказов транспортной инфраструктуры преимущественно носит случайный характер. В связи с этим для комплексного учета влияния отказов транспортной инфраструктуры на перевозочный процесс используют понятие риска.

Под риском в методологии УРРАН понимают некоторое (как правило, произведение) вероятности рискового (нежелательного) события и величины ущерба, которая при этом возникает.

Применительно к транспортной инфраструктуре под рисковыми событиями понимают отказы технических средств, а в качестве ущерба рассматривают суммарные задержки в движении поездов, выраженные в виде потерь поездо-часов. В этом случае, риск идентифицируют как риск потерь поездо-часов из-за отказов объекта транспортной инфраструктуры:

.  (2)

Вместе с тем, перевозочный процесс обладает в некоторых пределах устойчивостью по отношению отклонениям характеристик, в том числе, из-за отказов. В связи с этим отказы по величине ущерба для перевозок в компании классифицируют на три категории. Считается, что отказы, имеющие продолжительность задержки поездов не более шести минут, и классифицируемые, как отказы 3-й категории существенного значения на устойчивость перевозочного процесса не оказывают. С учетом этого, при оценке рисков учитывают только отказы 1-й и 2-й категории и связанные с ними потери. Поэтому риск потерь поездо-часов из-за отказов объектов транспортной инфраструктуры, как правило, описывают в виде:

,  (3)

где P₁₂(t) – вероятность возникновения отказа 1-й или 2-й категории за заданный интервал времени;

Т₁₂(t) – потери поездо-часов из-за отказов 1-й и 2-й категории за заданный интервал времени.

В целом, менеджмент рисков в методологии применительно к транспортной инфраструктуре компании описывается в категориях оценки, прогнозирования, анализа, оценивания и управления риском.

Оценку и прогнозирование величины риска предлагается осуществлять на основе обработки статистических данных информационных систем компании.

В качестве инструмента оценивания применяют матрицы рисков потерь поездо-часов из-за отказов объекта транспортной инфраструктуры. В них проецируют рассчитанные значения величины риска. Матрицы рисков имеют одинаковое разделение на области рисков, однако масштаб вдоль осей составляющих риска в них может быть различным. При задании масштаба матрицы рисков исходят из требования о том, что уровень риска потерь поездо-часов из-за отказов объектов инфраструктуры должен быть одинаковым для однородных участков железнодорожных линий. Это связано с тем, что перевозочный процесс реализуется в пределах участков железнодорожных линий, которым в зависимости от характеристик перевозочного процесса присваивают соответствующий класс и специализацию, а также единые требования к качеству перевозок. В результате, матрицы рисков имеют одинаковые шкалы для объектов транспортной инфраструктуры, эксплуатируемых на участках железнодорожных линий одного класса и специализации, но различные для объектов транспортной инфраструктуры, применяемых на участках железных дорог разных классов и специализаций.

Оценка и управление надежностью функционирования транспортной инфраструктуры основаны на том, что границам отдельных областей матриц рисков ставят в соответствие допустимые значения показателей надежности: интенсивности отказов λ_o и инцидентов λ_и, среднего времени до восстановления Т_в и ряда иных. Допустимые значения показателей надежности используют для формирования критериев качества технического состояния транспортной инфраструктуры [3]. Методом парного сравнения фактических и прогнозных значений показателей надежности с допустимыми проводят анализ надежности и с алгоритмически определяют вид управленческого решения, а также срок его реализации. Перечень управленческих решений зависит от того, завершился назначенный срок службы объекта транспортной инфраструктуры или нет. Для объектов, у которых назначенный срок службы не превышен, основными мероприятиями являются: назначение ремонтов различных видов, а также назначение и перенос их сроков на различные периоды. У объектов с превышением назначенного срока управленческие решения включают в себя: проведение модернизации или замены, выполнения капитального и восстановительного ремонта [4], продления срока службы или прекращения дальнейшей эксплуатации. В результате реализации управленческих мероприятий, значения показателей надежности объектов транспортной инфраструктуры изменяются, вызывая соответствующее изменение величины и уровня рисков потерь поездо-часов из-за их отказов.

На оценивании рисков потерь поездо-часов совокупности объектов транспортной инфраструктуры в границах производственной деятельности структурных подразделений также выполняется комплексная оценка деятельности персонала [5] и реализуется ряд иных задач.

Так как техническое содержание транспортной инфраструктуры представляет собой сложно структурированный процесс с множеством взаимосвязанных элементов, перечень требующих решения с позиции риск-менеджмента задач постоянно дополняется, а авторами и иными участниками проекта развития методологии ведется разработка методов их решения.