Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ состояния и изученности проблемы. задачи исследования 11
1.1. Обзор средств механизации погрузки при горнопроходческих работах на шахтах Восточного Донбасса 11
1.2. Анализ существующих и применяемых систем технического обслуживания и ремонта в угольной промышленности 14
1.3. Характеристика среды эксплуатации ШПМ 23
1.4. Методы совершенствования системы ТОР шахтных погрузочных машин 26
1.5. Задачи диссертационной работы 36
Выводы по главе 37
2. Производственные исследования и формирование базы данных показателей надежности 38
2.1 Методика сбора информации об условиях эксплуатации и надежности ШПМ 38
2.2 Организация пункта наблюдений на шахте и обследование ремонтных предприятий региона 42
2.3 Методика и результаты обработки статистической информации. База данных показателей надежности 48
Выводы по главе 66
3. Теоретический анализ надежности шахтных погрузочных машин 67
3.1 Применяемая терминология и выбор номенклатуры показателей надежности применительно к шахтным погрузочным
3.2 Погрузочная машина как совокупность сложных технических систем
3.3 Разработка математической модели надежности сложной технической системы без резервирования с учетом состояний частичного отказа 71
3.4. Математическая модель надежности систем погрузочной машины типа ПНБ 81
3.5 Имитационное моделирование надежности и уровня организации ТОР погрузочной машины 2ПНБ 2 91
Выводы по главе 98
4. Построение прогнозной стратегии ремонта ШПМ с использованием интерактивного электронного технического руководства 100
4.1 Методика прогнозирования ресурса быстроизнашиваемых элементов ШПМ 100
4.2 Разработка структуры ИЭТР для ГШО 102
4.3 Модуль ИЭТР «Инженерный анализ и планирование» 106
4.4 Принципы построения прогнозной стратегии технического обслуживания и ремонта ШПМ с использованием ИЭТР 113
4.5 Результаты внедрения прогнозной стратегии ТОР 115
Выводы по главе 116
Заключение 118
Литература 120
Приложения
- Анализ существующих и применяемых систем технического обслуживания и ремонта в угольной промышленности
- Организация пункта наблюдений на шахте и обследование ремонтных предприятий региона
- Погрузочная машина как совокупность сложных технических систем
- Разработка структуры ИЭТР для ГШО
Введение к работе
Рост добычи угля подземным способом связан с ускорением темпов и уменьшением затрат на проведение подготовительных выработок.
Как известно, буровзрывной способ проведения выработок в угольной промышленности занимает более 40 %, а в регионе Восточного Донбасса -более 90 % всего объема проходческих работ. На эффективность горнопроходческих работ существенное влияние оказывает процесс погрузки горной массы, который составляет до 33% общего времени проходческого цикла и зависит от надежности средств механизированной погрузки, в качестве которых широко применяются шахтные погрузочные машины (ШПМ).
Опыт эксплуатации ШПМ показывает, что основной причиной их низкой эксплуатационной надежности, является несовершенство системы технического обслуживания и ремонта (ТОР), которое приводит к большим трудовым и материальным затратам на поддержание оборудования в работоспособном состоянии. При определении периодичности обслуживания и ремонтов практически полностью отсутствует учет и накопление эксплуатационных данных. Это приводит к тому, что остановка на ремонт производится либо преждевременно, когда оборудование не исчерпало свой ресурс, либо в экстренном порядке, когда наступает аварийная ситуация. При этом полностью не учитываются состояния машин при пониженном качестве функционирования — частичном отказе, характеризующем реальные условиям эксплуатации ШПМ.
Проблема повышения эффективности эксплуатации (технической производительности) стала наиболее актуальной в условиях формирования рыночных отношений и изменения форм собственности угольных предприятий России, когда собственник значительное внимание уделяет минимизации эксплуатационных затрат.
Вследствие интенсивного развития в последнее время компьютерных систем, общепризнанным методом повышения эффективности технического обслуживания и ремонта оборудования является применение информационных технологий в системе ТОР и организация на их основе новой стратегии ремонта. В мировой практике для решения подобной проблемы широкое распространение получили CALS-технологии. Однако, имеющаяся в угольной промышленности России научная база для внедрения информационных технологий в систему ТОР недостаточна. В частности, требуется создание математической модели, обрабатывающей эксплуатационную информацию для оперативной выдачи рекомендаций обслуживающему персоналу и учитывающей не только работоспособное состояние или состояние полного отказа, но и состояния пониженного качества функционирования машин; необходима методика прогнозирования ресурса узлов и деталей машины на основе применения интерактивных электронных технических руководств.
Приведенный анализ состояния системы ТОР в угольной промышленности Восточного Донбасса свидетельствует о том, что важнейшим направлением повышения надежности ШПМ является совершенствование системы технического обслуживания и ремонта путем разработки рациональной стратегии замены элементов, учитывающей горнотехнические факторы, номенклатуру и надежность быстроизнашиваемых узлов и состояния частичного отказа при эксплуатации машин.
Цель работы - повышение эффективности системы технического обслуживания и ремонта шахтных погрузочных машин путем разработки и реализации прогнозной стратегии технического обслуживания и ремонта, учитывающей состояния частичного отказа.
Идея работы заключается в том, что применение в системе ТОР интерактивного электронного технического руководства позволяет оперативно определить прогнозные сроки замены быстроизнашиваемых узлов и деталей погрузочной машины и тем самым повысить надежность ШПМ.
Научные положения, разработанные лично соискателем
1. Состояние частичного отказа является характерным техническим состоянием погрузочных машин как совокупности сложных технических систем, которое заключается в снижении качества функционирования при сохранении их работоспособности в период эксплуатации.
2. Математическая модель надежности шахтной погрузочной машины непрерывного действия, основанная на разработанной модели функционирования сложной технической системы без резервирования с учетом состояний частичного отказа, описывает действительный процесс ее эксплуатации и позволяет определить вероятность каждого состояния систем в произвольный момент времени.
3. Основной причиной низкой эффективности эксплуатации ШПМ для существующей системы организации ТОР является значительная доля времени устранения отказов в цикле «безотказная работа - ремонт», уменьшение которой возможно за счет установления номенклатуры быстроизнашиваемых узлов и деталей и сокращения продолжительности их замены.
4. Прогнозирование сроков замены быстроизнашиваемых узлов ШПМ с учетом состояний частичного отказа, построение графиков ремонта и выдача рекомендации ремонтной службе производится с использованием созданной базы данных показателей надежности и механизма оперативной оценки вероятности их отказа.
Научная новизна работы заключается в следующем.
1. Впервые в модель надежности введен режим частичного отказа ШПМ, благодаря которому учитывается реальная работоспособность машины при пониженном качестве функционирования и описывается действительный процесс их эксплуатации.
2. Создана математическая модель надежности ШПМ, которая в отличие от известных, учитывает интенсивности отказов и восстановлений деталей в состояниях частичного отказа, что позволяет обосновать принципы совершенствования стратегии ТОР.
3. Установлено на основе имитационного моделирования процесса эксплуатации ШПМ, что в принятой в настоящее время стратегии замены деталей основными факторами, обеспечивающими эффективность работы погрузочных машин, являются наличие необходимых запасных частей и продолжительность проведения организационных и ремонтных мероприятий.
4. Впервые создана единая база данных показателей надежности шахтных погрузочных машин, которая учитывает состояния полного и частичного отказа, содержит основные показатели надежности быстроизнашиваемых узлов и деталей как по каждой машине, так и в целом по региону Восточного Донбасса. Использование этой информации при построении прогнозных графиков ремонта позволяет определять вид и сроки предположительных отказов ШПМ, что является основой прогнозной стратегии ремонта.
Практическое значение работы:
- обоснована структура и впервые создано для погрузочной машины 2ПНБ 2 интерактивное электронное техническое руководство, применение которого в системе ТОР ШПМ позволяет повысить вероятность безотказной работы машин в 1,4-2 раза.
- разработаны и реализованы принципы построения прогнозной стратегии ремонта погрузочных машин с применением ИЭТР, включающего модуль «Инженерный анализ и планирование», который обеспечивает возможность строить прогнозные графики для определения вероятностных сроков подготовки проведения ремонтных работ.
По предварительным оценкам внедрение прогнозной стратегии системы технического обслуживания и ремонта позволяет сократить время аварийных простоев ШПМ в 3 - 5 раз и повысить темпы проведения выработок на 10-16%.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается применением современных апробированных методов исследований:
- анализом научно-исследовательских работ по теме диссертации;
- представительным объемом статистической выборки наблюдений (более 20 машин с объемом погруженной горной массы около 140 тыс. м3 и более 550 зарегистрированных отказов);
- методами обработки, выполненными с использованием современных ЭВМ и программных продуктов с уровнем достоверности полученных результатов 0,95.
- адекватностью математической модели, в которой расхождение между экспериментальными и теоретическими данными составило не более 13%.
Внедрение результатов диссертационных исследований
Интерактивное электронное техническое руководство шахтной погрузочной машины 2ГШБ 2, включающее модуль «Инженерный анализ и планирование», принято к использованию в ОАО «Копейский машиностроительный завод» и введено в состав технической документации при поставке машин потребителю.
Предлагаемая прогнозная стратегия ТОР совместно с Шахтинским представительством ОАО «Копейский машиностроительный завод» внедрена на шахте «Алмазная» ОАО «Гуковуголь».
Результаты работы рекомендуются к использованию заводам горного машиностроения при создании и подготовке электронной технической документации для горношахтного оборудования.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и одобрены на 50 - 52 научно-практических конференциях Шахтинского института ЮРГТУ (ИЛИ) и ЮРГТУ (НИИ) (2001-2004 г.г.), симпозиумах «Неделя Горняка» в 2002, 2003, 2004, 2005 г.г. (г. Москва),
Всероссийской научно-практической интернет-конференции
«Информационные технологии в науке и образовании ИТО-2003» (Шахты, 2003г.), научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития механизации и электрификации горного и нефтегазового производства» (Санкт-Петербург, 2004 г.)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ в журналах и сборниках научных трудов.
Анализ существующих и применяемых систем технического обслуживания и ремонта в угольной промышленности
Согласно ГОСТ 18322-78, система технического обслуживания и ремонта (ТОР) оборудования - это комплекс взаимосвязанных положений и норм, определяющих организацию и порядок проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту изделий для заданных условий эксплуатации с целью обеспечения показателей качества, предусмотренных в нормативной документации. Основной составляющей системы ТОР является стратегия замены элементов оборудования, которая обеспечивает эффективное, надежное и безопасное использование оборудования в период его эксплуатации по назначению [47,48].
Под стратегией замены элементов (деталей, узлов) оборудования понимается принцип, по которому производится оценка технического состояния и определяется периодичность их замены. Общая классификация стратегий замены для подземного оборудования представлена на рис. 1.5 [6].
В течение длительного времени основным нормативно-техническим документом, определяющим систему и техническую политику в области ТОР горно-шахтного оборудования (ГШО), являлось Положение о планово-предупредительной системе технического обслуживания и ремонта оборудования угольных и сланцевых шахт Министерства угольной промышленности СССР [18,36,58]. Под системой планово-предупредительных ремонтов (ПНР) понимают совокупность организационных и технических мероприятий по уходу, надзору за правильной эксплуатацией и ремонту оборудования, направленных на предупреждение преждевременного износа узлов и деталей с целью обеспечения работоспособности машин в течение заданного времени при минимальных затратах труда и материальных средств.
В 1975 г. ИГД им. А. А. Скочинского совместно с отделом использования и ремонта оборудования ВНИИУголь, а также лабораториями ремонта и надежности ДонУГИ, КНИУИ, ПНИУИ под руководством энергомеханического управления Минуглепрома СССР была разработана система ТОР подземного оборудования, основанная на использовании наряд-рапортов с применением информационно вычислительных центров (ИВЦ) объединений. Эта система стала основной формой организации работ на шахтах СССР. Она охватывала все технологические процессы, функционирующие на шахте, и базировалась на стратегии замены элементов оборудования «по наработке» [5].
При этом практически полностью отсутствовал учет и систематическое накопление эксплуатационных данных по отказам узлов и деталей в течение срока службы машины и их условий эксплуатации. Это приводило к тому, что остановка на ремонт производилась либо преждевременно, когда оборудование не исчерпало свой ресурс, либо в экстренном порядке, когда наступает аварийная ситуация, т.е. использование системы наряд-рапортов приводило к неоправданным материальным издержкам. По мнению эксплуатационников, система содержала также лишние, никогда не выполняемые и никем не контролируемые операции ТОР, при этом загружая механиков значительным объемом «бумажной» работы. Не выдержав общеизвестных социально-экономических изменений, после 1991 года она прекратила функционирование.
С 1993 г. инженеры ИВЦ ОАО «Ростовуголь» разработали и внедрили собственное программное обеспечение для планирования работ по ТОР, оставив в основе его функционирования стратегию замены элементов «по наработке». Опираясь на поблочный режим проведения ремонтных работ (оборудование условно разбивалось на блоки, удобные для ремонта), был разработан «График-отчет планово-предупредительного ремонта оборудования» на месяц, представляемый каждой шахте. График сочетал в себе как плановую, так и отчетную документацию. Работы необходимо было выполнить в течение текущего месяца и, заполнив график-отчет, сдать в ИВЦ. Учитывая сложное экономическое положение угольной промышленности в последнее десятилетие и низкий уровень квалификации обслуживающего персонала, как правило, работы по ТОР не выполнялись, а отчетность о выполнении делалась формально перед инспекционными проверками. Ведение эксплуатационной документации машин по сбору и учету отказов элементов оборудования ограничивалось ежесуточной фиксацией простоев и аварий диспетчером шахты в рапорте (рис. 1.7). В нем указывается место и характер простоя; начало, конец и общее время аварии; кто уведомлен и кто ликвидирует. Все данные по авариям ежемесячно передавались в «Сектор надежности» (позднее также сокращенный) при «Дирекции по машиностроению, эксплуатации электромеханического оборудования и связи» для анализа, ведения статистики и т.д. При проведении мероприятий по изменению собственника ОАО «Ростовуголь» в 2002 г многие шахты отказались и от данной системы ПНР. Р Я П О P т
В последнее время специалисты ИВЦ разработали новую стратегию планирования ТОР, основанную на расчете ресурса машины с учетом темпов его отработки. Но эта система была направлена только на текущие ремонтные работы по очистному оборудованию; для обслуживания и ремонтов горнопроходческого и транспортного оборудования упомянутая стратегия не применялась.
В настоящее время на угольных шахтах Восточного Донбасса оборудование эксплуатируется на основе стратегии «по отказу», когда ремонт выполняется только после его отказа. Исходя из существующей ситуации, где на первом месте стоит достижение экономической эффективности производства при минимальных издержках, необходимость совершенствования системы планирования технического обслуживания и ремонта ПІІО была признана менеджерами угольных компаний Восточного Донбасса. Однако, начатые работы в этом направлении, из-за закрытия ряда шахт в 2003 году были полностью остановлены, а специалисты уволены или переквалифицированы. Одним из основных нормативных документом системы ТОР ШПМ также является «Руководство по эксплуатации» (РЭ) [19], поставляемое вместе с машиной на шахту и разработанное в соответствии с ОСТ 12.44.024-82 [18]. Согласно руководству, для обеспечения работоспособности погрузочной машины 2ПНБ-2 при эксплуатации, эффективности её работы и исключения преждевременного износа должна применяться планово-предупредительная система технического обслуживания и плановых текущих ремонтов. Ее основным документом являются технологические карты, входящие в состав РЭ, в которых содержится перечень работ по обслуживанию, ремонту и устранению возможных неисправностей и отказов [43,44]. Так, для машин 2ПНБ 2 техническое обслуживание имеет три вида — ежесменное (ТОі), ежесуточное (ТОг) и еженедельное (ТОз). Эти виды обслуживания должны выполняться в обязательном порядке между сменами и в специальные ремонтные смены. Плановые ремонты имеют следующие виды: ежемесячный ремонтный осмотр (РО); текущие ремонты (Ті), (Т2), (Т3); капитальный ремонт (К). Они проводятся в соответствии со структурой ремонтного цикла, регламентируемой заводом [19]: К-РО-РО-ТгРО-РО-Т2-РО-РО-Тз-РО-РО-ТгРО-РО-Т2-РО-РО-К
Ремонтный осмотр (РО) проводится после каждого месяца эксплуатации. Текущие ремонты производятся: Т\ - после каждых трех месяцев эксплуатации или по объему погружаемого материала 4200 тонн; Т2 - после 6-ти месяцев работы или по объему погружаемого материала 8400 тонн; Тз -после 9-ти месяцев эксплуатации или по объему погружаемого материала 12600 тонн. Капитальный ремонт должен осуществляется на специальных рудоремонтных заводах или ремонтных мастерских. Заводом-изготовителем при эксплуатации ШПМ регламентируется планово-предупредительная система ТОР, недостатки которой рассмотрены выше.
Организация пункта наблюдений на шахте и обследование ремонтных предприятий региона
С 2003 года в ОАО «Гуковуголь» проводятся дополнительные исследования эксплуатации машин 2ПНБ2. Помимо дополнения имеющейся эксплуатационной информации, целью этих исследований является получение данных, определяющих состояние частичного отказа подсистем машины.
Проходческий участок УПР-2 на шахте «Алмазная» является передовым участком ОАО «Гуковуголь», обеспечивающим самые высокие темпы проведения выработок в регионе буровзрывным способом (до 160м/мес). Участок имеет полностью укомплектованный штат и опытный обслуживающий персонал (стаж работы механика участка на подготовительных работах - более 16 лет). Поэтому, в декабре 2003 года участок получил новую погрузочную машину 2ПНБ2, по которой, с момента ее монтажа в шахте организован сбор эксплуатационной информации. Он включает в себя сбор сведений об условиях эксплуатации, мероприятиях по техническому обслуживанию и ремонту и состояниях машины. Электронный журнал наблюдений. Несмотря на статус «ведущего проходческого участка компании» и достаточное обеспечение смазочными материалами, на участке наблюдается несвоевременность поставок (иногда и полное отсутствие) запасных частей. В качестве формы организации работ по ТОР , использовалась стратегия «по отказу», что способствовало получению данных, уточняющих номенклатуру деталей, приводящих к частичному отказу.
Ремонт шахтных погрузочных машин в регионе Восточного Донбасса осуществляют два завода - «Бело-Калитвенский ремонтномеханический завод» и «Гуковский рудоремонтный завод». Проведенные обследования заводов в 2003 и 2004 году показали, что в течение последних лет (с начала 90-х годов), капитальный ремонт ШПМ угольными предприятиями не производится, а машины на завод поступают при полном исчерпании технического ресурса, когда предельного состояния достигают даже корпусные детали - трещины, разбивка посадочных мест (рис. 2.3).
Акты дефектации деталей поступивших в ремонт машин и соответствующая ремонтная документация не составляются. Из-за нехватки запасных частей (вследствие недостаточного финансирования заводов), ремонт осуществляется «переборкой» деталей из имеющихся в наличии узлов, а некоторые детали изготавливаются самостоятельно. Наплавкой и расточкой посадочных мест восстанавливаются корпусные детали (рис. 2.4).
Обработка полученных статистических данных о наработке узлов и деталей погрузочных машин производилась для получения, как точечных характеристик случайных величин наработки, так и интервальных значений оценки параметров надежности. Дополнительно определялись функции распределения значений наработок для быстроизнашиваемых узлов и деталей. Установление конкретного вида и аналитического выражения функции распределения исследуемой величины позволяет рассчитать вероятности безотказной работы быстроизнашиваемых узлов машины для любых значений требуемой наработки.
В результате обработки данных, помимо сведений об условиях эксплуатации (табл. 2.2), были получены таблицы значений наработок на отказ и времени восстановления узлов и деталей машин (см. приложение № 2). Их обработку произведем по следующим этапам: 1) систематизация условий эксплуатации; 2) сортировка данных по группам; 3) определение количественных показателей надежности; 4) статистический анализ; 5) формирование базы данных. Рассмотрим каждый этап подробнее. 2.3.1 Систематизация условий эксплуатации. Обработанная информация об условиях эксплуатации ШПМ по форме 3.1 [11] представляется в виде табл. 2.2. При этом исходные данные делятся на 4 группы по среднему коэффициенту крепости погружаемой горной массы.
Исходные данные по наработке машин разбиваются на 5 групп, соответствующих названию частей машины - нагребающая, ходовая, конвейер, гидравлическая и электрическая. Каждая группа состоит из подгрупп - узлов или деталей, входящих в соответствующую часть (рис. 2.8). Количество подгрупп определяется количеством отказов деталей в имеющейся исходной информации. Внутри каждой подгруппы устанавливается: наименование детали; количество ее отказов; наработка на отказ или между отказами; время простоя при устранении данного отказа.
Следует отметить, что данные, фиксируемые на момент отказа в журналах наблюдений, приводятся в погонных метрах пройденной выработки. Так как объективным показателем наработки для элементов погрузочных машин является объем погруженной горной массы в целике -м3, то производим перерасчет значений наработок в м3.
Погрузочная машина как совокупность сложных технических систем
Анализ надежности сложных технических систем [1, 24, 25] выявил, что при их эксплуатации, машины могут находиться в частично работоспособном состоянии, при так называемом "частичном" отказе. Данное состояние возникает, когда отказ детали или узла одой из частей (подсистем) машины не ведет к отказу всей системы, и она остается способной выполнять заданные функции, но уже с пониженным качеством функционирования. Частичный отказ особенно характерен сложным техническим системам с резервированием.
Однако, детальное рассмотрение процесса эксплуатации горнопроходческого оборудования, в частности шахтных погрузочных машин, и их основных фактических данных о надежности, показало, что состояние частичного отказа также свойственно и серийным погрузочным машинам с нагребающими лапами (см. П 2.2).
Впервые понятие «частичный отказ» применительно к шахтным погрузочным машинам было рассмотрено в работе профессора Носенко А. С. [14]. В ней производился анализ надежности погрузочных машин, как изделий II типа, когда они могут находиться в частично работоспособном состоянии при "частичном" отказе. Машину представляли как сложную систему, состоящую из 4-х простых: погрузочного органа (питателя), ходовой части, гидравлической системы и конвейера. С помощью методики оценки надежности сложной системы [1] составлялась матрица вероятностей состояний машины в целом. При этом только гидравлическая система машины рассматривалась как простая система, которая может работать в состоянии частичного отказа. Однако здесь наблюдается ряд несоответствий: 1) с определением частичного отказа, который возможен только внутри сложной технической системы, а в рассмотренной работе гидравлическая часть является простой системой, когда отказ элемента системы приводит к отказу всей системы, следовательно, никаких промежуточных состояний быть не может, а применение термина «частичный отказ» в указываемой работе необоснованно. Точнее будет сказать, что не отказ гидравлической системы выглядит как частичный отказ, а отказ детали или узла системы может привести к состоянию частичного отказа всей гидравлической части; 2) в литературе по горным машинам [3, 26, 53] указывается, что для различных средств механизации горных работ (в том числе, и для проходческого забойного оборудования) характерно последовательное взаимодействие элементов без резервирования, при котором отказ любого элемента является необходимым и достаточным условием отказа всей системы, следовательно, отказ гидравлической системы должен вести к отказу всей машины, а не к состоянию частичного отказа; 3) результаты поведенных дополнительно исследований (см. П.2.3) показали, что состояния частичного отказа характерны не только для гидравлической системы. Таким образом, отличие предлагаемого подхода состоит в том, что погрузочная машина представляется в виде последовательно соединенных, сложных технических систем, а состояния частичного отказа рассматриваются внутри каждой системы на уровне деталей и узлов машины. При этом, возможны такие отказы элементов сложных систем (составных частей), которые лишь снижают качество функционирования машины, не приводя к ее полному отказу. В отличие от статистических показателей надежности, которые учитывают лишь факт появления или отсутствия отказов в элементах системы, использование состояния частичного отказа может дать представление о влиянии отказов на конечный эффект функционирования сложной системы, поскольку сложная система может выполнять задачу, даже если некоторые элементы ее отказали.
Согласно задаче, поставленной в настоящей работе, проведем теоретический анализ надежности шахтных погрузочных машин типа ПНБ. Для этого, применив метод, основанный на использовании Марковских процессов и принципах теории массового обслуживания [1, 25, 32, 34, 37], разработаем математическую модель надежности сложной технической системы без резервирования с учетом состояний частичного отказа. На ее основе, с использованием полученных в предыдущей главе данных, построим математическую модель надежности погрузочных машин типа ПНБ.
Применительно к сложным техническим системам, предмет теории массового обслуживания заключается в построении математических моделей, связывающих заданные условия работы технической системы (число состояний, правила работы, характер потока отказов) с показателями эффективности, описывающими, с той или другой точки зрения, способность выполнять системой свое назначение [34]. В качестве данного показателя в первой главе принята вероятность безотказной работы.
Результаты расчетов показателей надежности машин данного типа (см. П.2.3) показали, что отказы быстроизнашиваемых узлов и деталей, переводящих системы ШПМ в состояние частичного отказа, имеют экспоненциальные законы распределения.
Разработка структуры ИЭТР для ГШО
Использование CALS-технологий, в качестве инструмента достижения цели настоящей работы, позволит реализовать предложенную методику прогнозирования ресурса деталей и узлов в программном продукте удобном для эксплуатационников - ИЭТР (см. П. 1.4). Это обеспечит современную форму ее представления и позволит организовать с их помощью прогнозную стратегию технического обслуживания и ремонта. Однако структура и принципы построения ИЭТР, учитывающие специфику и модели анализа эксплуатационной информации горношахтного оборудования, в настоящее время отсутствуют. Поэтому, на основе изучения нормативно-технической базы CALS-технологий, ГОСТ 2.605-68 «Эксплуатационная и ремонтная документация», руководств по эксплуатации поставляемых с горнопроходческим оборудованием, в том числе и машине 2ПНБ 2 (рис.4.2), разработаны требования к ИЭТР для горношахтного оборудования, которые заключаются в следующем: 1) обеспечение ЭМС шахты справочным материалом об устройстве и принципах работы изделия при эксплуатации техники с возможностью поиска информации. 2) обеспечение потребителя информацией о технологии выполнения работ по ТОР, необходимых инструментах, материалах и о количестве и квалификации персонала с максимальной визуализацией сложных профилактических и ремонтных процедур; 3) автоматизация заказа материалов и запасных частей и осуществление обмен данными между потребителем, поставщиком и разработчиком; 4) осуществление оперативного обучения персонала правилам эксплуатации, обслуживания и ремонта изделия; 5) производство планирования, учета проведения регламентных работ и прогнозирования времени отказа элементов машины путем реализации прогнозной методики.
Выделяют пять классов ИЭТР [8], каждый из которых характеризуется определенной функциональностью и стоимостью реализации. Чем выше класс ИЭТР, тем выше стоимость и уровень сложности его создания. ИЭТР третьего класса и выше должны соответствовать стандартам электронной эксплуатационной документации.
Учитывая тот факт, что применяемое на подземных работах нестационарное отечественное оборудование, не имеет встроенных диагностических систем, а внешняя диагностика используются крайне редко, для горношахтного оборудования предлагается создавать ИЭТР второго класса, в котором отсутствует необходимость аппаратной связи с оборудованием.
С применением в горной технике встроенных средств диагностики, связь между ИЭТР и оборудованием может быть достигнута повышением класса ИЭТР (четвертый, пятый), характеризующегося автоматизацией поиска неисправностей, локализации сбоев, подбора запасных частей и взаимодействия с поставщиком.
Ввиду того, что стандартизация средств отображения электронных руководств не распространяется на ИЭТР второго класса, разработано специализированное ЭСО ИЭТР для горношахтного оборудования. Согласно рекомендациям [10] в нем выдерживаются требования к следующим элементам: курсор; окно; система меню; диалоги и средства управления; структура окна, включающая, заголовок, зону меню, зону пользователя и органы управления. Во всех разделах модуля применяются мультимедийные элементы для максимальной визуализации сложных профилактических и ремонтных процедур. Третье требование обеспечивает мультимедийный модуль «каталоги», состоящий из каталога деталей и сборочных единиц оборудования, и каталога инструментов и принадлежностей. Модуль имеет программные формы бланков заказа и может осуществлять он-лайн связь по сети Интернет с производителями или поставщиками продукции посредством стандартных браузеров (например, Internet Explorer). В свою очередь, посредством браузеров выполняется требование по осуществлению обмена данными.
Требование обучения персонала решает интегрирование модуля «система обучения», с модулями «руководство по эксплуатации» и «техническое обслуживание и ремонт». Он представляет собой краткую программу изучения устройства, принципа действия и управления машины и систему тестового контроля с тестами от первого до четвертого уровня.
Информационное наполнение перечисленных модулей происходит главным образом на стадиях разработки и производства машин, а планирование, учет проведения регламентных работ и анализ полученной эксплуатационной информации - на стадии эксплуатации. Для решения последнего требования разработан модуль «инженерный анализ и планирование» (ИАП). Его назначение устройство и принцип работы рассмотрены далее (П. 4.3).
Электронный паспорт оборудования обеспечивает накопление и хранение эксплуатационных данных. Он представляет собой шесть экранных форм для ввода эксплуатационной информации в базу исходных данных. Структура базы данных и содержание форм созданы с учетом ранее используемых методик сбора исходной информации [11].
