Abstract: The article substantiates the feasibility of implementing a Reliability-Centered Maintenance (RCM) strategy for the fleet of Load-Haul-Dump (LHD) equipment at underground mines. Based on the analysis of operational data from haul trucks and loaders, "weak links" in preventive maintenance (PM) systems have been identified: excessive servicing of stable components and insufficient monitoring of critical assemblies. An FMECA model (Failure Mode, Effects and Criticality Analysis) has been developed to prioritize components according to the "probability–damage" criterion. Testing of the RCM pilot project demonstrated an 18% reduction in repair costs while increasing the technical availability coefficient from 82% to 89%.
Keywords: operating costs, RCM, FMECA, diagnostics, underground mobile equipment, technical availability coefficient, downtime.
Введение. Операционные расходы (OPEX) горнодобывающих предприятий на 15–25% состоят из затрат на эксплуатацию и ремонт горнотранспортного оборудования. Традиционная стратегия планово-предупредительного ремонта (ППР), доминирующая на российских рудниках, строится на жестких временных регламентах (например, замена масла каждые 250 моточасов, капитальный ремонт — каждые 10 000 моточасов) вне зависимости от фактического состояния агрегатов.
Мировая практика демонстрирует переход к концепции Reliability-Centered Maintenance (RCM) — ремонту, ориентированному на надежность. Суть подхода: дифференциация обслуживания в зависимости от критичности узла и его текущего состояния, определяемого диагностическими системами (вибродиагностика, термография, анализ масла) [1-3].
Проблема: Отсутствие адаптированных методик внедрения RCM для условий российских подземных рудников, работающих в суровых климатических и геомеханических условиях [4-5].
Цель исследования: Разработать и апробировать алгоритм перехода от ППР к RCM для самоходной техники, обеспечивающий снижение OPEX без ущерба для безопасности.
Методы и материалы
В качестве полигона выбран парк погрузочно-доставочных машин (ПДМ) рудника «Восточный» (условное название):
10 единиц погрузчиков типа Sandvik LH517i (грузоподъемность 17 т).
8 единиц автосамосвалов Sandvik TH663i (грузоподъемность 63 т).
Период анализа: 2022–2024 гг. (36 месяцев эксплуатации).
Методология RCM
Внедрение RCM осуществлялось по стандарту SAE JA1011 в 4 этапа:
Этап 1. Функциональный анализ и FMECA
Для каждого типа оборудования составлен перечень систем (гидравлика, трансмиссия, тормоза и т.д.) и выполнен анализ видов и последствий отказов. Критичность ( ) рассчитана по формуле 1 [6-8]:
Компоненты с классифицированы как критические, требующие постоянного мониторинга.
Этап 2. Выбор стратегии обслуживания
Для каждого узла назначена стратегия:
Condition-Based Maintenance (CBM): ремонт при достижении пороговых значений вибрации, температуры, загрязненности масла [8-10].
Time-Based Maintenance (TBM): плановая замена для некритических расходников.
Run-to-Failure (RTF): эксплуатация до отказа для дешевых узлов с коротким сроком замены.
Этап 3. Интеграция IoT-систем
Установлены датчики:
Акселерометры на редукторы и двигатели.
Термодатчики на гидравлические шланги.
Система дистанционного считывания кодов неисправностей (CAN-шина).
Данные передаются в платформу Sandvik AutoMine Concept для обработки.
Результаты
FMECA-матрица критичности
Анализ выявил 18 ключевых подсистем. В таблице 1 представлена топ-5 критических узлов погрузчика LH517i.
Таблица 1
Критические компоненты погрузчика (по FMECA)
| № | Компонент | Вид отказа | P | S | D | C | Стратегия |
| 1 | Гидронасос основной | Износ плунжеров | 7 | 9 | 6 | 378 | CBM (контроль вибрации) |
| 2 | Редуктор мотор-колеса | Разрушение подшипника | 5 | 10 | 7 | 350 | CBM (анализ масла) |
| 3 | Тормозная система | Утечка жидкости | 4 | 10 | 8 | 320 | TBM + визуальный осмотр |
| 4 | Электропривод стрелы | Перегрев обмоток | 6 | 8 | 5 | 240 | CBM (термография) |
| 5 | Шины (комплект) | Порезы, проколы | 9 | 5 | 3 | 135 | RTF (замена по факту) |
Сравнительный анализ стратегий
В таблице 2 представлено сопоставление затрат на обслуживание 1 единицы техники за год.
Таблица 2
Экономика обслуживания (погрузчик LH517i, годовая наработка 4 000 моточасов)
| Статья затрат | ППР (базовый сценарий) | RCM (пилотный проект) | Эффект |
| Плановое ТО (расходники) | 1 850 тыс. руб. | 1 420 тыс. руб. | -23% |
| Внеплановые ремонты | 2 100 тыс. руб. | 1 680 тыс. руб. | -20% |
| Диагностическое оборудование | 0 | 180 тыс. руб. | +180 тыс. |
| Итого OPEX | 3 950 тыс. руб. | 3 280 тыс. руб. | -17% |
| Простои (часы/год) | 720 | 440 | -39% |
| КТГ (%) | 82% | 89% | +7 п.п. |
Снижение затрат на плановое ТО достигнуто за счет исключения избыточных операций (например, замена исправных фильтров «по графику»). Сокращение внеплановых ремонтов — результат раннего выявления деградации узлов [11-12].
Пример предотвращения критического отказа
В октябре 2024 г. система вибродиагностики зафиксировала рост амплитуды колебаний гидронасоса погрузчика № 7 с 4,5 до 8,2 мм/с (норма <5 мм/с). Вскрытие показало износ подшипника качения на 70%. Предотвращенный ущерб:
Стоимость замены насоса в сборе: ~1,2 млн руб.
Простой на замену: 48 часов.
Упущенная выгода (по маржинальной прибыли): ~0,8 млн руб.
Итого предотвращено: 2,0 млн руб. при затратах на ремонт 350 тыс. руб.
Обсуждение. Полученные результаты подтверждают тезис о неэффективности «одинаковых интервалов» для всех компонентов. FMECA-анализ показал, что из 18 подсистем погрузчика только 5 требуют жесткого регламента, остальные могут обслуживаться реактивно или по состоянию.
Ключевые драйверы экономии:
Снижение избыточности: Отказ от замены масла в редукторе каждые 500 моточасов при нормальных показателях анализа экономит ~120 тыс. руб./год на машину.
Прогнозируемость: Раннее обнаружение деградации позволяет планировать ремонты в «окна простоя» (смены, выходные), избегая аварийных остановок в пиковые смены.
Рост срока службы: Исключение «перегрева» узлов за счет термоконтроля продлевает межремонтный период на 10–15%.
Барьеры внедрения:
Высокие CAPEX на датчики и ПО (~15 млн руб. на парк из 18 единиц).
Необходимость переобучения механиков (курсы по вибродиагностике, термографии).
Сопротивление персонала «старой школы», привыкшего к календарным планам.
Ограничения исследования: Пилотный проект реализован на современной технике с заводскими системами телеметрии. Для старого парка (возраст >10 лет) эффект может быть ниже из-за отсутствия штатных датчиков.
Заключение
Внедрение стратегии RCM на подземном руднике позволило снизить удельные затраты на обслуживание самоходной техники на 17% и повысить коэффициент технической готовности с 82% до 89%.
FMECA-анализ является обязательным инструментом для перехода от «календарных графиков» к «рискориентированному обслуживанию», обеспечивая фокус ресурсов на критические узлы.
Масштабирование пилотного проекта на весь парк (60 единиц ПДМ) даст совокупную экономию ~40 млн руб./год при окупаемости инвестиций в IoT-инфраструктуру за 2,5 года.
References
1. Лукичев С. В. Цифровая трансформация и технологическая независимость горнодобывающей отрасли / С. В. Лукичев, О. В. Наговицын. - Текст : непосредственный // Горная промышленность. - 2022. - № 5. - С. 74–78. - DOI 10.30686/1609-9192-2022-5-74-78.2. Ремонт или замена – как экономически обоснованно управлять парком горного оборудования / Специалисты Stmining. - Текст : электронный // Stmining: [сайт]. - 2024. - URL: https://stmining.ru/info/articles/biznes-sovety (дата обращения: 10.02.2026).
3. Трубецкой К. Н. Разработка ресурсосберегающих и ресурсовоспроизводящих геотехнологий комплексного освоения месторождений полезных ископаемых / К. Н. Трубецкой, Д. Р. Каплунов, М. В. Рыльникова. - Текст : непосредственный // Горный журнал. - 2022. - № 2. - С. 15–20.
4. Maintenance plan improvement using failure mode effect and criticality analysis: A case study on mining equipment / S. K. Singh, A. Kumar, P. Sharma [et al.]. - Text: direct // Environmental Science and Technology Journal. - 2025. - Vol. 12, iss. 4. - Art. 1879. - DOI 10.46632/estj/12/4/4.
5. Reliability-Centered Maintenance for Automated Mining Machinery / L. Gustafson. - Text: electronic // DiVA Academic Archive (Luleå University of Technology). - 2016 [2022 revised]. - URL: http://www.diva-portal.org/smash/record.jsf?pid=diva2:994898 (date of access: 10.02.2026).
6. Condition Monitoring of Underground Mining Equipment: Research Report C3028 / BHP Research, ACARP. - Text: electronic // Australian Coal Research. - 2024. - URL: https://acarp.com.au/abstracts.aspx?repId=C3028 (date of access: 10.02.2026).
7. Reliability-centered Maintenance as a Top Mining Priority / U.S. Critical Control Group. - Text: electronic // USCCG Blog. - 2023. - URL: https://usccg.com/blog/reliability-centered-maintenance-mining (date of access: 11.02.2026).
8. The role of equipment maintenance in mining safety: An empirical analysis / J. K. Otieno, M. W. Kimani, P. N. Mwangi. - Text: direct // International Journal of Scientific Research and Analysis. - 2025. - Vol. 13, no. 2. - Art. IJSRA-2025-1822. - URL: https://journalijsra.com/sites/default/files/fulltext_pdf/IJSRA-2025-1822.pdf.
9. Mining Repair & Maintenance Services Market Outlook 2025–2032 / Intel Market Research. - Text: electronic // IMR Industry Reports. - 2025. - URL: https://www.intelmarketresearch.com/mining-repairmaintenance-services-2025-2032-651-4968 (date of access: 11.02.2026).
10. Moubray J. Reliability-Centered Maintenance / J. Moubray. - 2nd ed. - New York: Industrial Press Inc., 2020. - 440 p. - ISBN 978-0-8311-3146-6. - Text: direct.
11. Reliability Centered Maintenance for Mining Equipment / K. R. Kumar, S. K. Soni. - Text: direct // AusIMM Conference Proceedings: 21st Century Higher Production Coal Mining Systems Symposium. - 2022. - P. 45–52. - URL: https://www.ausimm.com/publications/conference-proceedings.
12. Управление качеством рудопотока и оптимизация процессов обогащения : свод правил AMIRA P754 / AMIRA International. - Текст : электронный // ОМЕГА: [сайт]. - 2024. - URL: https://www.omeg-a.ru/articles/mining (дата обращения: 14.02.2026).