Введение к работе
Актуальность работы. Развитие экономики во многом зависит от темпов роста эффективности работы горнодобывающих отраслей промышленности, которая может быть обеспечена за счет создания и внедрения машин и технологии нового технического уровня. Очевидно, что создание машин нового технического уровня,/требует определенных затрат ресурсов на всех стадиях: при проектировании, изготовлении и эксплуатации. Спроектированные машины должны отвечать требованиям потребителя, быть конкурентоспособными на отечественном: и зарубежном рынках. В условиях рыночной экономики возрастает ответственность лиц, принимающих решение о постановке этой техники на производство. Возникает необходимость определения эффективности новой техники, многих параметров которой еще нет. Аналогичные задачи' выбора стоят и перед потребителем.
Необходимо отметить, что около 57% продукции угольного машиностроения выпускается серийно не более 5 лет при среднем сроке проектирования и доводки 7—10 лет. При таком огромном временном разрыве между началом разработки и началом серийного выпуска необходимо иметь информацию о возможных путях развития машин, аналогичных по функциональному назначению, правильно выбрать и обосновать их параметры. В противном случае принятые решения могут оказаться неэффективными и привести к лишнему расходованию средств на проектирование и производство техники, ее моральному старению еще до появления в металле. Такая информация может быть получена только на основе прогнозирования параметров машины, совокупность которых обуславливает пригодность выполнять ею свои функции в соответствии с назначением, т. е. на основе прогнозирования качества машин.
В настоящее время известно свыше ста различных методов прогнозирования параметров машин, но они, к сожалению, не получили должного распространения в промышленности. Такое положение может быть объяснено тем, что все существующие методы для получения прогнозов необходимой точности требуют анализа достаточно продолжительной предыстории развития данного вида машин.
Для обеспечения механизации трудоемких процессой угольной промышленности имеется много конструктивно разнообразных машин. Однако короткий жизненный цикл отдельных моделей машин не позволяет использовать современных методов прогнозирования. Это значит, что для применения существующих методов прогнозирования необходимо разработать метод сопоставления различных типов и типоразмеров машин одного функционального назначения. Только-объединение в один информационный массив параметров машин различных типов, типоразмеров и конструктивных исполнений позволит получить выборку необходимого объема, а следовательно, и прогноз с досотаточной для лрн-нятия-решений точностью. Это подчеркивает важность її значимость решения крупной научной проблемы — разработки методологии прогнозирования и обоснования перспективных параметров разнообразных горных машин одного функционального назначения и уровня качества их изготовления. '-'- Цель работы,- установить закономерности и зависимости изменения основных параметров горных машин во времени и разработать методологию для прогнозирования и обоснования перспективных параметров, обеспечивающих их эффективную эксплуатацию в течение заданного периода времени.
,,'..''. Основная идея работы состоит в том, что для установления перспективных параметров горных машин с использованием современных методов прогнозирования при значительном разнообразии типов, типоразмеров и конструктивных исполнений машин одного функционального назначения необходимо- объединять их в представительный по объему информационный массив, охватывающий ретроспективный период, достаточный для обеспечения требуемой достоверности прог-ноза.-
..:. Лаучныс положения, выносимые на защиту, и их новизна. - 1. Метод объединения в один информационный массив
-параметров машин разныхтипов, типоразмеров и. конструктивных - исполнений одного функционального назначения, базирующийся на использовании функционального критерия,
представляющего собой меру конечного'результата, их функционирования в заданных условиях эксплуатации.
-"- 2: Метод агрегирования единичных показателей в комплексный, использование которого позволяет в 3 раза и <более снизить коэффициент вариации, что обеспечивает получение
прогнозов с достаточной для практики точностью.
3. Метод дезагрегирования комплексного показателя до единичных для определения перспективных параметров горных :машин применительно к конкретным условиям эксплуатации лі требуемого значения конечного результата функционирования.
4. Метод оценки качества изготовления горных машин, базирующийся на степени приближения фактического значения конечного результата функционирования изготовленной машины к его расчетному значению в заданных условиях эксплуатации.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждены: достаточно хорошей сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, результатов расчета и математического моделирования при доверительной вероятности, равной 0,95, однот родностыо исходных данных для прогнозирования, хорошей согласованностью прогнозных и фактических значений агрегированного показателя на обучающей выборке ретроспективного периода, внедрением основных рекомендаций и выводов в виде отраслевых стандартов и руководящих норматив-лых документов.
Научное значение и новизна работы состоят:
в разработке методологии прогнозирования параметров машин разных типов и типоразмеров одного функционального назначения, объединенных в один представительный по объему информационный массив, необходимый для получения достаточной длины ретроспективного периода и достижения достоверных прогнозов;
разработке аналитического метода агрегирования единичных показателей в комплексный и дезагрегирования комплексного показателя до единичных, базирующегося на учете конечного результата функционирования и обеспечивающего адекватность прогнозных значений параметров независимо от их количества, принятого для оценки;
установлении аналитических зависимостей изменения агрегированного показателя от единичных для любой конкретной машины, которые на участке реального изменения этих показателей могут быть аппроксимированы прямой линией с погрешностью, не превышающей 5—10%;
установлении тенденции изменения агрегированного показателя от единичных показателей, которая для всех машин одного функционального назначения описывается семейством прямых линий, что дает возможность просто и с достаточной для практического применения точностью устанавливать перспективные параметры, которые обеспечат эффективную эксплуатацию машины на заданном отрезке времени.
Практическая ценность работы состоит:
— в разработке методики, алгоритмов и программ для
ПЭВМ по объединению в один массив машин разных типов
и типоразмеров одного функционального назначения с целью
получения достаточной длины ретроспективного периода и
достижения достоверных прогнозов их развития;
разработке методики, алгоритмов и программы расчета на ПЭВМ по агрегированию и дезагрегированию параметров горных машин;
разработке комплекса алгоритмов и программ, функционирующих в диалоговом режиме и обеспечивающих решение поставленных задач по оценке и прогнозированию параметров" горных машин;
разработке методики, алгоритма и программы для установления нормативных значений параметров, применяемых при оценке уровня качества изготовления горных машин.
Основные идеи и положения диссертации реализованы в следующих документах:
-
Временная методика оценки фактической эксплуатационной и ремонтной технологичности механизированных комплексов.— М.: Министерство угольной промышленности СССР, 1978.
-
РТМ 24.072.17—80. Методика оценки уровня качества одноковшовых экскаваторов.— М.: Министерство тяжелого и транспортного машиностроения СССР, 1980.
-
ОСТ 24.008.39—83. Отраслевая система управления качеством продукции. Методика оценки технического уровня и качества одноковшовых экскаваторов.—М.: Министерство тяжелого и транспортного машиностроения СССР, 1983.
4. РТМ 12.44.91—87. Отраслевая система технологической
подготовки производства. Аттестация технологических про
цессов в угольном машиностроении. Методика.— М.: Мини
стерство угольной промышленности СССР, Союзуглемаш,
1987.
5. Комплекс стандартов предприятия для Комплексной
системы управления качеством продукции на Горловском
машиностроительном заводе им. С. М. Кирова.
6.-Учебные пособия и методические указания по дисциплине «Управление качеством горных машин» для студентов специальности 17.01 «Горные машины и оборудование», слу-'Шателей факультета повышения квалификации преподавателей горных вузов, специального факультета по проблемам копструкторско-технологической надежности горного обору-.дования..
7. Курс лекций «Научно-технический прогресс и прогнозирование уровня качества», читаемых на специальном факультете по специальности «Прогнозирование и обеспечение качества горной техники».
Апробация работы. В полном объеме диссертационная работа докладывалась и получила одобрение: на научно-техническом совете Гипроуглемаша (1992), ЦНИИподземмаша (1992), ВНИИПТуглемаша (1992), заседании научного семинара Отделения горной механики и технологии проведения
горных выработок ИГД им. А. А. Скочинского (1992), заседании межкафедралыюго научного семинара горно-электромеханического факультета МГИ (1992, 1993 гг.).
Публикаций. Результаты диссертационной работы опубликованы в 45 статьях.
Работа выполнена на кафедре «Технология машиностре-ния и ремонт горных машин» Московского государственного горного университета.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из основного содержания, изложенного на 214 страницах, которое поясняется 29 рисунками и 40 таблицами, и приложений общим объемом 65 страниц (8 рисунков и 14 таблиц). Библиография содержит 142 наименования отечественных и зарубежных работ.
Научные исследования автором проводились в соответствии с планом научно-исследовательских работ МГИ по теме ГМ-4 «Разработка научных основ обеспечения качества горных машин» и в соответствии с проблемой ГКНТ № 56.3.2.1.12 (задание 03.01.Н.12А) «Подготовить методику прогнозирования качества горных машин и их проектирования», планами-заказами Минуглепрома СССР и Мннтяж-'маша СССР.
Автор выражает глубокую благодарность коллективу кафедры «Технология машиностроения и ремонт горных машин» Діосковского государственного горного университета и лично профессору, доктору технических наук Солоду Г. И. за постоянную помощь при выполнении работы, а также зав. каф. ГМО МГГУ, профессору, доктору технических наук Кантови-чу Л. И., зав. каф. ГМТ МГГУ, профессору, доктору технических наук Картавому Н. Г. за оказанную помощь при подготовке работы к защите.