Введение к работе
Актуальность темы
Одной из современных научно-технических проблем является проблема системно» поддержки жизненного цикла объектов техники и технологи It, сформулированная как проблема СALS-техналогиR (Continuous Acqusition and Life cycle Support). Дословно аббревиатура CALS означает «непрерывность поставок продукции и поддержки её жизненного цикла». Вторая часть определения заключается в «оптимизации процессов обслуживания, ремонта, снабжения запасными частями и модернизации», в том числе путем разработки и внедрения интерактивных электронных технических руководств (ИЭТР).
8 большинстве ведущих стран мира имеются специализированные организации, центры по исследованию и решению задач по этой проблеме (в Росси таким центром является АНО НИЦ CALS-технологий «Прикладная логистика»).
Отмеченная проблема прямо или косвенно отражена в ряде правительственных документов, касающихся государственной политики России в области науки. К таким документам относятся: «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники Российской Федерации», «Перечень критических технологий Российской Федерации», утвержденных Президентом Российской Федерации 30 марта 2002 г. Одним из приоритетных направлений исследований в рамках этих документов является направление «Информационная интеграция и системная поддержка жизненного цикла продукции (CALS-, САМ-, САЕ-технологни)».
Из приведенного анализа состояния проблемы системной поддержки жизненного цикла объектов техники и технологии следует очевидный вывод о ее актуальности. Одновременно с этим очевидно и то, что решение этой проблемы в настоящее время связывается с использованием соответствующей информационной инфраструктуры, информационной поддержки этих объектов.
* Работа выполнена при активной научной поддержке йвоіфосахкх^едоаання холодильних ыашнн каїиімдата технически* наук, доцента кафедры МАШ ЮРГУЭС А,В, Кожетчекко,
На каш взгляд, решение этой проблемы будет более эффективным, если информационная поддержка будет сопровождаться использованием единых для определенного класса технических систем обобщенных математических и иных моделей управления жизненным циклом этих объектов и их аналогов.
Актуальность диссертационной работы непосредственно для сферы бытового облуживания определяется тем, что в последние годы в практике использования бытовых машин и приборов (БМП) наметилась устойчивая тенденция интеграционных процессов между отечественными и зарубежными фирмами. Это касается, в частности, совместных разработок, производств, решения вопросов технической эксплуатации, взаимозаменяемости и модернизации холодильной техники. В настоящее время у населения Российской Федерации используется, например, такая бытовая холодильная техника как NORD, 1NDESIT, АТЛАНТ и др. Несомненно, что результаты этих, интеграционных процессов, будут более эффективными при использовании разработчиками, производителями, потребителями и работниками сервисных служб единых моделей, критериев управления жизненным циклом холодильных машин определенного класса.
В полной мере эта проблема относится к отечественным образцам холодильной техники. Управление их техническим состоянием на различных стадиях жизненного цикла на основе обобщенных моделей и единых критериев качества функционирования также является актуальной задачей.
Естественно, что для системной поддержки жизненного цикла этих образцов должны использоваться обобщенные, ориентированные на заданное качество функционирования модели, В основе таких моделей и в целом методологии должно быть заложено подобие процесса функционирования холодильных машин определенного класса по заданным критериям качества процесса функционирования установленных аналогов. Очевидно также, что разработка и использование обобщенных математических моделей поддержки жизненного цикла холодильной техники связаны с поиском новых методологических подходов.
Потенциал же современных научных направлений представляет, в основном, в распоряжение науки и практики лишь частные, соответствующие целям иссле-
дования, модели. Каждая из этих моделей имеет свои допущения, критерии оценки качества, а, следовательно, в различной степени позволяет отображать или воспроизводить в условиях однозначности систем-оригиналов объективные закономерности функционирования систем-аналогов.
Это относится, например, к таким научным направлениям, как теория подобия (работы Кирпичева М.В., Гухмана А.А., Героннмуса Б.В., Веннкова В.А., Венико-ва Г.В., Северцева Н.А., Седова Л.И. и др.), обобщенный анализ (работы Гухмана А.А., Зайцева А.А.), синергетики (работы Берже П., Помо И., Видаль Р, Колесникова А.А.и др.), функциональной взаимозаменяемости (работы Якушева А.ИЧ Никифорова А.Д.и др.). Анализ основных положений этих научных направлении показывает, что предлагаемые ими методы исследования также ориентированы на решение частных задач частными моделями, а не комплекса задач посредством использования обобщенных моделей функционирования, единых для определенного класса технических систем и различных этапов их жизненного цикла. Поэтому актуальной является и проблема создания и отработки обобщенных моделей подобия функционирования технических систем.
Отдельные элементы управления жизненным циклом холодильной техники в аспекте CALS-тех пологий разрабатываются и используются как у нас в стране, так и за рубежом. Так, кафедра «Холодильные машины и установки» Дальрыб-втуза совместно с ЗАО «ТРАНЗАС» разработали и создали тренажерный комплекс «Холодильная установка»; датская компания «Данфосс» предлагает несколько возможных решений, которые могут повысить экономическую эффективность проектирования, исследования и эксплуатации систем охлаждения.
Таким образом, с позиции отмеченной проблемы, тема диссертационной работы, посвященная разработке методик и моделей управления жизненным циклом ходильной техники на основе метода подобия функционирования технических систем, является актуальной.
Целью диссертационного исследования является создание научно-обоснованных методик и единых для конкретного вида холодильной техники
обобщенных моделей управления ее жизненным циклом в аспекте CALS-технологий.
Задачами диссертационного исследования являются:
а) исследование современного состояния проблемы, методов и средств
управления жизненным циклом холодильной техники (XT) на этапах ее проек
тирования, производства, технической эксплуатации и модернизации в аспекте
С ALS-технологий;
б) разработка теоретических основ создания обобщенных моделей управле
ния жизненным циклом XT;
в) разработка структурно-функциональной модели функционирования ма
лой холодильной машины (ХМ);
г) создание универсальных математических моделей бытовых холодильни
ков компрессионного типа;
д) разработка алгоритмов и программ (моделей) управления жизненным
циклом ХМ;
е) апробация обобщенных моделей управления качеством функционирова
ния бытовых холодильников компрессионного типа на отдельных этапах их жиз
ненного цикла;
ж) подготовка рекомендаций по практическому внедрению результатов дис
сертационного исследования.
Объект и предмет исследования
Объектом исследования является бытовой холодильный прибор компрессионного типа. Предметом исследования является система обобщенных моделей управления жизненным циклом бытового холодильного прибора компрессионного типа в составе структурно-функциональных, математических моделей подобия функционирования и моделей принятия решений.
Методы исследования
В работе использованы научные положения метода анализа и обобщения информации по исследуемой проблеме; теорий подобия и размерностей; метода подобия функционирования технических систем; обобщенного анализа, модели-
рования, принятия решений, системного подхода; теорий алгоритмов и программирования. Экспериментальная апробация выдвинутых теоретических положений и моделей выполнялась на кафедре «Машины и аппараты бытового назначения» ГОУ ВПО ЮРГУЭС с использованием экспериментальных стендов, методов и средств исследований, защищенных авторскими свидетельствами и патентами Российской Федерации.
Научная новизна диссертации заключается в следующем:
-
установлено, что для управления жизненным циклом определенного класса холодильной техники на этапах ее проектирования, технической эксплуатации, модернизации и исследования взаимозаменяемости в качестве единых моделей необходимо использовать обобщенные модели в составе структурно-функциональных моделей, моделей подобия функционирования и моделей принятия решений;
-
выдвинуты и научно обоснованы основные теоретические положения по созданию математических моделей подобия функционирования холодильной техники;
-
разработана методика создания математических моделей подобия функционирования холодильной техники компрессионного типа, как единых для использования на всех этапах ее жизненного цикла (проектирование, управление техническим состоянием, взаимозаменяемость и модернизация) моделей;
-
впервые разработаны алгоритмы и программы формирования и реализации моделей принятия решений при управлении жизненным циклом холодильной техники компрессионного типа.
Достоверность результатов полученных в ходе исследования, обеспечивается:
- использованием в качестве теоретической базы фундаментальных исследований, работ отечественных и зарубежных авторов и фирм по вопросам использования CALS-технологий и, в частности, в области холодильной техники;
— использованием современных методов исследований, в том числе апроби
рованных экспериментальных исследований, применением персональных
компьютеров и пакета прикладных программ, в том числе разработанных
автором;
— апробацией теоретических выводов, представленных на научных конфе
ренциях, а также в опубликованных работах.
Апробация работы
Основные положения диссертации были доложены на научно-технических конференциях в Южно-Российском государственном университете экономики и сервиса, на международных конференциях в Пензе, Орле, Луганске, По результатам работы автор был награжден в 2002 году дипломом Минобразования РФ за лучшую научную студенческую работу.
Результаты работы, выводы и рекомендации использованы предприятиями по ремонту и техническому обслуживанию бытовых холодильников компрессионного типа.
Материалы диссертации используются в учебном процессе в Южно-Российском государственном университете экономики и сервиса при подготовке специалистов по дисциплинам «Бытовые машины и приборы», «Диагностика бытовых машин и приборов», «Проектирование бытовой холодильной техники».
Основное содержание диссертационной работы отражено в 7 публикациях в журналах (в том числе рецензируемых), сборниках трудов и материалах конференций.
Ряд положений диссертации изложены в отчете по госбюджетной НИР Г-34.1.МР «Разработка научно-технических методов исследования и решения проблем подобия функционирования системы техника-технология-продукция» (Ха ГР 01.200.210362, инв.Мг 032.0600891).
Поданы заявки на выдачу свидетельства на программный продукт и патента на «Способ исследования взаимозаменяемости подсистем компрессионного холодильника».
Личное участие автора в получении результатов. Основные результаты диссертационной работы получены автором самостоятельно. К таким результатам относятся, например: обзор публикаций и положений, существенных для исследования научных теорий; выбор методов исследования; разработаны теоретические положения метода подобия функционирования технических систем в аспекте создания математических моделей управления жизненным циклом холодильной техники; структурно-функциональная модель бытового компрессионного холодильника и математическая модель подобия функционирования его подсистем и систем; алгоритмы и программы получения критериев подобия функционирования и управления техническим состоянием подсистем холодильника; апробация выдвинутых теоретических положений научного исследования.
Положения и результаты, выносимые на защиту:
основные принципы определения состава и создания обобщенных моделей управления жизненным циклом холодильной техники;
теоретические положения по созданию математических моделей подобия функционирования холодильной техники;
методика создания математических моделей подобия функционирования подсистем малых холодильных машин компрессионного типа для таких этапов их жизненного цикла, как проектирование, управление техническим состоянием, взаимозаменяемость, модернизация;
алгоритмы и программы формирования и реализации математических моделей в качестве моделей принятия решений при управлении жизненным циклом малых холодильных машин компрессионного типа;
рекомендации по управлению жизненным циклом компрессионных холодильников бытового назначения на этапах их проектирования, испытания, исследования взаимозаменяемости, модернизации.
Практическая значимость работы заключается в том, что ее выводы и результаты на основе принятого или рассчитанного критерия качества функционирования аналога холодильных машин компрессионного типа позволяют принимать инженерные и управленческие решения по способам и средствам достиже-
ни я, оценки, сохранения или изменения этого качества на конкретных этапах их жизненного цикла. Основные положения методики и моделей управления жизненным циклом холодильной машины могут быть использованы как проектными, научно-исследовательскими организациями, так и при технической эксплуатации этих машин, а также при подготовке специалистов различного уровня для предприятий сферы сервиса бытовых машин и приборов.
