Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние проблемы и задачи исследования 20
1.1. Анализ ОТ для технического сервиса АТС 20
1.1.1. Российские и зарубежные производители ОТ для ТОиР АТС 20
1.1.2. Современная номенклатура ОТ для ТОиР. Информационные аспекты 24
1.1.3. Классификация ОТ для технического сервиса АТС 26
1.1.4. Результаты анализа рынка ОТ для ТОиР АТС 29
1.2. Анализ методических подходов к оценке технического уровня и качества гаражного оборудования 31
1.3. Анализ исследований и ОТ для контроля ДОГ АТС в сфере эксплуатации 55
1.3.1. Государственная система контроля экологической безопасности АТС 55
1.3.2. Анализ исследований по контролю токсичности и ДОГД 57
1.3.3. Обзор стандартов, регламентирующих измерение ДОГ АТС, оснащенных дизелями 58
1.3.4. Требования нормативных документов к ОТ для контроля ДОГД
1.3.5. Обзор принципов реализации приборов контроля ДОГД 69
1.3.6. Системный анализ норм и процедур контроля ДОГД 72
1.4. Анализ исследований и оборудования для контроля ГПАТС 76
1.4.1. Анализ исследований в сфере контроля ГПАТС 76
1.4.2. Обзор нормативно-технических документов, регламентирующих ГПАТС 80
1.4.3. Анализ оборудования и систем контроля ГП кузова и ходовой части АТС 87
1.5. Анализ исследований в области создания виртуальных инструментов контроля параметров АТС 101
1.5.1. Понятие о виртуальных инструментах 101
1.5.2. Анализ опыта применения видеорегистрации в сфере производства и эксплуатации АТС 105
1.6. Анализ методологических подходов и систем сертификации ОТ для технического сервиса АТС 122
1.6.1. Техническое регулирование - инструмент повышения качества применяемой продукции на автомобильном транспорте 122
1.6.2. Анализ методов и систем сертификации ОТ для технического сервиса АТС 123
1.7. Выводы и задачи исследования 126
Глава 2. Теоретические основы совершенствования технологического оборудования 130
2.1. Анализ системы «оператор - АТС - ОТ - СИ - среда» 130
2.2. Математические модели и методология контроля выходных параметров АТС в функции от входных управляющих воздействий.
2.2.1. Разработка и обоснование статических моделей ДОГДРСУ. 140
2.2.2. Разработка динамических моделей ДОГДРСУ 144
2.3. Методология анализа и обоснования требований к структуре и параметрам лазерсодержащего ОТ 152
2.3.1. Концепции и модели ИС на основе лазерсодержащего оборудования 153
2.3.2. Алгоритм вычисления контролируемых ГПАТС и погрешностей их определения 161
2.3.3. Математические модели вариантов лазерных ИС, используемых для сравнительного анализа 166
2.4. Теоретические и концептуальные основы виртуального контроля параметров АТС на базе элементов технического зрения 170
2.4.1. Методология виртуального контроля СЛРУ АТС 172
2.4.2. Методология виртуального контроля ДОГД 182
2.4.3. Метод виртуального контроля перемещения органов управления 192
2.5. Методология оценки технического уровня и качества ОТ на основе квалиметрии 193
2.5.1. Базовые принципы квалиметрии 193
2.5.2. Метод коэффициентов системы линейных уравнений. 196
2.5.3. Метод частных коэффициентов корреляции 200
2.5.4. Необходимое условие для применения аналитических методов определения коэффициентов весомости свойств 2 2.6. Методология добровольной сертификации ОТ по потребительским свойствам 202
2.7. Выводы 206
Глава 3. Методики экспериментальных исследований 210
3.1. Методика экспериментальных исследований зависимости ДОГДРСУ от темпа перемещения ПУПТ 211
3.1.1. Методика эксперимента 211
3.1.2. Аппаратура для проведения натурного эксперимента 212
3.1.3. Методика определения минимального количества измерений. 224
3.1.4. Технология первичной обработки данных при дискретных измерениях ДОГД 226
3.1.5. Программные средства для обработки и статистического анализа данных и оценки адекватности математических моделей 230
3.1.6. Первичная обработка данных при непрерывном измерении ДОГД 231
3.2. Методика исследования закономерностей формирования погрешностей измерения ГПАТС 231
3.2.1. Методика расчета погрешностей измерения ГПАТС 231
3.2.2. Аппаратура для проведения натурного исследования 233
3.2.3. Методика эксперимента 237
3.2.4. Первичная обработка данных измерений 239
3.2.5. Методика самокалибровки лазерной ИС 240
3.2.6. Методика оценки адекватности математических моделей формирования погрешностей измерения ГПАТС 241
3.3. Методики экспериментальных исследований способов виртуального контроля параметров АТС 242
3.3.1. ПО реализации задач виртуального контроля параметров АТС 242
3.3.2. Методика экспериментальных исследований свойств способа виртуального контроля СЛРУ АТС 243
3.3.3. Методика идентификации зависимости между коэффициентом ослабления ІУи цветовыми показателями ОГД 255
3.3.4. Методика исследования зависимости результатов измерения ДОГД виртуальным прибором от локальной освещенности 258
3.4. Методика оценки технического уровня и качества ОТ, основанная на использовании квалиметрии и элементов имитационного моделирования 266
3.5. Методика сертификации ОТ по потребительским свойствам 271
3.5.1.Выбор системы и обоснование порядка сертификации ОТ 271
3.5.2. Методика сертификации ОТ по потребительским свойствам 272
3.6. Выводы 274
ГЛАВА 4. Результаты исследований 276
4.1. Результаты исследований и рекомендации по совершенствованию приборов контроля ДОГД 277
4.1.1. Результаты идентификации параметров статических моделей ДОГД 277
4.1.2. Результаты идентификации структуры и параметров динамических моделей ДОГД 280 4.1.3. Алгоритмы вычисления оценок ДОГД, рекомендуемые для реализации в дымомерах 291
4.1.4. Обоснование представительности выборки измерений ДОГД при использовании статических моделей 295
4.1.5. Обоснование представительности выборки измерений ДОГД при использовании динамических моделей 305
4.1.6. Анализ сходимости результатов, полученных при использовании статических и динамических моделей 306
4.1.7. Практические рекомендации по результатам исследования влияния темпа нажатия ПУПТ на ДОГД 307
4.2. Результаты исследований и рекомендации по совершенствованию ОТ для контроля ГПАТС 308
4.3. Результаты исследования свойств разработанных методов виртуального контроля параметров АТС 313
4.3.1. Результаты исследования свойств метода виртуального контроля СЛРУАТС 313
4.3.2. Результаты исследования свойств метода виртуального измерения ДОГД 330
4.3.3. Прогнозные оценки свойств метода виртуального контроля темпа перемещения ПУПТ 358
4.3.4. Синтез методов виртуального контроля параметров АТС. 360
4.3.5. Апробация методов виртуального контроля параметров АТС в опытной эксплуатации 361
4.4. Результаты апробации методологии оценки технического уровня и качества ОТ для технического сервиса АТС 363
4.5.Результаты апробации методологии сертификации ОТ по потребительским свойствам 375
4.6. Выводы 380
ГЛАВА 5. Экономическая эффективность результатов исследования 386
5.1 Эффективность применения технологии контроля ДОГД на основе выявленных закономерностей 386
5.2 Эффективность применения бесконтактных технологий контроля ГПАТС на основе лазерных измерителей 394
5.3 Эффективность применения методов виртуального контроля параметров и диагностики АТС в сфере эксплуатации транспорта 399
5.4 Эффективность выбора ОТ для заданных условий эксплуатации. 402
Заключение 414
Литература
- Анализ методических подходов к оценке технического уровня и качества гаражного оборудования
- Математические модели вариантов лазерных ИС, используемых для сравнительного анализа
- Методика оценки адекватности математических моделей формирования погрешностей измерения ГПАТС
- Обоснование представительности выборки измерений ДОГД при использовании статических моделей
Введение к работе
Актуальность проблемы. Технологическое оборудование для технического обслуживания и ремонта (ТОиР), испытания, контроля и диагностики автотранспортных средств (АТС) является важной составляющей производственно-технической базы автотранспортных и автосервисных предприятий, станций диагностики и испытательных центров. Технический уровень применяемого технологического оборудования влияет на все основные показатели и аспекты деятельности предприятий: производительность, качество и себестоимость ТОиР, испытаний и контроля АТС, условия труда персонала, ресурсосбережение, защиту окружающей среды и безопасность АТС, а следовательно, и эффективность работы предприятия в целом.
К настоящему времени в сфере идеологии создания и использования технологического оборудования накопились проблемы методологического характера. В первую очередь это касается оборудования, методов и средств измерений, используемых для контроля параметров АТС в процессе ТОиР, при проведении технических осмотров и сертификационных испытаний. Являясь наиболее наукоемким классом технологического оборудования, концептуально построенным в соответствии с требованиями действующих стандартов и правил испытаний, контрольное оборудование и методы испытаний в ряде случаев предполагают участие человека в реализации процедур контроля, что обуславливает влияние человеческого фактора на результаты испытаний и измерений. Вследствие субъективных оценок к эксплуатации допускаются транспортные средства, потенциально небезопасные для окружающей среды и человека. Поэтому создание новых методов и технологического оборудования, обеспечивающих независимость контроля параметров АТС от человеческого фактора, тесно связано с совершенствованием действующей нормативной базы: нормативов и требований, установленных техническими регламентами, а также методов испытаний и измерений, изложенных в стандартах и правилах.
В смежных отраслях науки, промышленности и производства появляются и находят применение новые эффективные виды измерителей (например, лазерные инструменты), методы и средства виртуального контроля и диагностики на основе систем технического зрения, но в силу специфики измерений параметров контролируемых свойств автомобилей и отсутствия методологии создания и применения таких методов и средств в сфере эксплуатации АТС они пока не находят широкого использования на транспорте, что можно квалифицировать как методологическую проблему.
Общей методологической проблемой, касающейся всех классов технологического оборудования, является несовершенство методов оценки конкурентоспособности, технического уровня и качества образцов и, в частности, отсутствие процедур аналитического определения весомости основных свойств, что важно не только для выбора и эффективного использования образцов, но и для оценки эффективности конструкторско-технологических решений по видам этого оборудования.
Весомую роль в повышении конкурентоспособности и качества технологического оборудования должна играть его сертификация по потребительским свойствам. Однако сложившаяся на сегодня система добровольной сертификации продукции по потребительским свойствам не востребована рынком, в том числе и по причинам методологического характера. Следовательно, совершенствование методологии и механизмов сертификации технологического оборудования также является важной научно-практической проблемой.
Решению комплекса указанных проблем препятствует недостаток знаний о зако-
номерностях процессов формирования показателей контролируемых свойств АТС, обусловленных влиянием субъективных особенностей участвующего в процессе испытаний человека, а также о потенциальных свойствах и технических параметрах технологического оборудования, методологии его создания, оценки и применения.
Из изложенного следует, что повышение эффективности эксплуатации автомобильного транспорта и процессов ТОиР, испытания, контроля и диагностики АТС на основе изыскания, научного обоснования и разработки новых высокоэффективных методов совершенствования, оценки конкурентоспособности, сертификации и эксплуатации технологического оборудования является актуальной научной проблемой, сдерживающей прогресс в отрасли.
Представленная работа выполнена в соответствии с федеральной щлевой программой «Повышение безопасности дорожного движения в России» на период 2006-2012 гг., утвержденной постановлением Правительства РФ от 20 февраля 2006 г. № 100.
Степень разработанности проблемы. Проблема обеспечения независимости контроля параметров АТС от человеческого фактора решается (за рубежом) применением автоматизированных приводов, что значительно удорожает процедуру испытаний. Развитие систем технического зрения, лазерных инструментов ведется в основном применительно к мобильным роботам, и лишь незначительно касается технологического оборудования для технического сервиса АТС. В практике оценки уровня качества и конкурентоспособности технологического оборудования не используются методы аналитического определения коэффициентов весомости свойств. Отечественной квалимет-рической школой разработаны методы аналитического определения коэффициентов весомости свойств, но они в силу сложного математического аппарата и трудности восприятия инженерно-техническим персоналом не находят практического применения в автотранспортной отрасли. Методы сертификации оборудования по потребительским свойствам заимствованы из сферы обязательной сертификации продукции и не стимулируют производителей к повышению уровня потребительских качеств продукции.
Рабочей гипотезой, исходной при решении сформулированной проблемы, являлось предположение о том, что значительное повышение эффективности эксплуатации автомобильного транспорта, процессов ТОиР, испытания, контроля и диагностики АТС возможно посредством совершенствования технологического оборудования на основе выявления, анализа и учета закономерностей в системе «оператор - транспортное средство - технологическое оборудование - средства измерения - среда».
Цель исследований: повышение эффективности эксплуатации автомобильного транспорта и процессов ТОиР, испытания, контроля и диагностики АТС на основе изыскания, научного обоснования, разработки новых высокоэффективных методов совершенствования, оценки конкурентоспособности, сертификации и эксплуатации технологического оборудования.
Задачи исследования:
разработать концепцию и теоретические основы контроля параметров АТС, учитывающие закономерности процессов определения показателей эксплуатационных свойств АТС, обусловленных негативным влиянием индивидуальных особенностей участвующего в испытаниях человека, параметров технологического оборудования и его расположения;
научно обосновать и апробировать технологию испытаний и контроля параметров эксплуатационных свойств АТС, минимизирующую влияние человеческого фактора на результаты измерений;
разработать концептуальные и теоретико-методические основы бескон-
тактного контроля геометрических параметров АТС лазерными измерительными системами, учитывающие закономерности формирования погрешностей измерения, обусловленные влиянием параметров измерителей, их взаимного расположения между собой и относительно контролируемого объекта, обеспечивающие минимизацию погрешностей измерений;
разработать научно-методические основы создания виртуальных средств
контроля параметров и диагностики транспортных средств на базе систем техниче
ского зрения;
разработать методологию и модель оценки технического уровня и качества технологического оборудования, базирующуюся на квалиметрии и элементах имитационного моделирования;
разработать и апробировать методику аналитического определения коэффициентов весомости свойств технологического оборудования, базирующуюся на решении уравнений, связывающих нормированные показатели свойств этого оборудования с прибылью от его эксплуатации;
выявить недостатки систем сертификации и предложить эффективную методологию и механизмы добровольной сертификации технологического оборудования по потребительским свойствам, базирующуюся на концепции сравнения технического уровня и качества образцов в массиве однотипного оборудования;
проверить обоснованность разработанных теоретических положений и по
лученных результатов исследований в производственных условиях, вьшолнить
технико-экономическую оценку эффективности.
Объект исследований: процесс функционирования системы «оператор -транспортное средство - технологическое оборудование - средства измерения -среда» в условиях эксплуатации автомобильного транспорта.
Предмет исследований: закономерности, взаимосвязи, количественные характеристики, статистические оценки параметров, характеризующие процессы функционирования системы «оператор - транспортное средство - технологическое оборудование - средства измерения - среда» в условиях эксплуатации АТС.
Методы исследований. Общей методологической основой исследований являлось использование системного подхода, обеспечивающего рассмотрение процессов формирования показателей контролируемых свойств АТС с учетом взаимосвязей системных параметров. В аналитических исследованиях использованы численные методы математического анализа и решения дифференциальных и разностных уравнений, метод последовательной линеаризации, методы математического и имитационного моделирования. Создание виртуальных систем контроля осуществлялось на основе методов видеорегистрации и цифровой обработки изображений. Оценка технического уровня и качества образцов технологического оборудования проводилась методами квалиметрии. Экспериментальные исследования процессов контроля параметров АТС осуществлялись стендовыми испытаниями и в условиях эксплуатации. При обработке экспериментального материала применялись методы математической статистики.
Положения, выносимые на защиту:
-
Качество контроля параметров и диагностики АТС в эксплуатации значительно повышается, если выявлять и использовать при испытаниях и создании технологического оборудования закономерности, обусловленные влиянием индивидуальных особенностей участвующего в испытаниях человека, параметров технологического оборудования и его расположения;
-
Системный анализ закономерностей формирования показателей контролируе-
мых свойств АТС на основе математических моделей, связывающих входные управляющие воздействия и выходные параметры, позволяет формулировать требования к технологическому оборудованию и определять направления его совершенствования;
-
Анализ структуры измерительных систем с использованием итерационного алгоритма и методики определения пространственных координат контрольных точек АТС, а также погрешностей их измерения для дискретной лазерной системы, позволяет обосновывать требования к параметрам размещения элементов 3D-лазерной системы, обеспечивающие минимальные погрешности измерений геометрических параметров АТС в процессе ТОиР, повышение качества ТОиР и безопасности АТС в эксплуатации;
-
Эффективность оценки технического состояния дизелей по дымности отработавших газов и технического состояния рулевого управления АТС в процессе эксплуатации значительно повышается, а их себестоимость значительно снижается если применять новые методы контроля параметров и диагностики АТС на основе систем технического зрения, предусматривающие обработку в реальном масштабе времени визуализированной информации с веб-камер, регистрирующих выходные эксплуатационные параметры АТС и входные тестовые воздействия на органы управления.
-
Эффективность выбора технологического оборудования и его совершенствования значительно повышается на основе использования квалиметрии, элементов имитационного моделирования и методики аналитического определения коэффициентов весомости свойств оборудования, позволяющих получать математически обоснованные объективные значения данных коэффициентов в условиях эксплуатации.
6. Совершенствование методологии и механизмов добровольной сертифика
ции технологического оборудования по потребительским свойствам на основе кон
цепции сравнения его комплексных показателей качества в рассматриваемом мас
сиве и отображения ранжированного ряда образцов в публичном документе - сер
тификате потенциальных свойств изделия - предоставляет потребителям объек
тивную информацию, формирует спрос и стимулирует производство востребован
ных образцов.
Научная новизна исследования заключается в разработке теоретико-методологических положений, математических моделей, научно-методических основ совершенствования технологического оборудования для технического сервиса АТС и включает:
теоретические основы контроля параметров АТС, учитывающие выявленные закономерности процессов определения показателей свойств АТС, обусловленных влиянием индивидуальных особенностей участвующего в процессе испытаний человека, параметров технологического оборудования и его расположения;
комплекс математических моделей, связывающих дымность отработавших газов (ОГ) дизелей и входное управляющее воздействие на педаль управления подачей топлива в режиме свободного ускорения;
выявленные закономерности формирования дымности ОГ от входного управляющего воздействия на педаль управления подачей топлива в режиме свободного ускорения дизеля;
методологию и методы контроля геометрических параметров АТС, основанные на построении математических моделей и анализе зависимости погрешностей контроля от параметров взаимного расположения элементов измерительной системы и контролируемого АТС;
методологию анализа структуры лазерсодержащего технологического оборудования и научного обоснования требований к его параметрам, обеспечиваю-
щих минимальные погрешности бесконтактных измерений геометрических параметров АТС 3D-дискретной лазерной системой;
методологию создания виртуальных средств контроля эксплуатационных показателей АТС на основе систем технического зрения;
методологию и научно-методические основы оценки технического уровня и качества технологического оборудования для технического сервиса АТС, базирующиеся на квалиметрии и элементах имитационного моделирования;
научно обоснованную методику аналитического определения коэффициентов весомости свойств технологического оборудования, базирующуюся на решении системы линейных уравнений, связывающих нормированные показатели свойств этого оборудования с прибылью от его эксплуатации;
методологию сертификации технологического оборудования по потребительским свойствам.
Научная значимость работы заключается:
в установлении закономерностей процессов формирования показателей свойств АТС, обусловленных влиянием индивидуальных данных участвующего в процессе испытаний человека, параметров технологического оборудования и его расположения, и в разработке теоретических основ создания оборудования, свободного от влияния указанных негативных факторов;
разработке методологии создания виртуальных средств контроля параметров и диагностики АТС на основе систем технического зрения;
разработке методологии и научно-методических основ оценки технического уровня и качества технологического оборудования для технического сервиса АТС, базирующихся на квалиметрии и элементах имитационного моделирования;
научном обосновании методики аналитического определения коэффициентов весомости свойств технологического оборудования, основанной на решении системы линейных уравнений, связывающих нормированные показатели свойств этого оборудования с прибылью от его эксплуатации;
совершенствовании методологии сертификации технологического оборудования по потребительским свойствам.
Практическая значимость работы. Результаты исследований могут быть использованы:
производителями технологического оборудования для анализа его технического уровня, эффективности и качества, а также для выбора направлений разработки и серийного освоения новых перспективных образцов, что позволит повысить качество и конкурентоспособность продукции;
предприятиями, осуществляющими ТОиР АТС, при выборе оптимального технологического оборудования, обеспечивающего минимальную себестоимость работ ТОиР в заданных условиях эксплуатации;
станциями и пунктами контроля технического состояния и проведения технического осмотра АТС для снижения разбросов в результатах измерений показателей свойств, исключения необходимости повторения измерений и снижения затрат на проведение контроля;
испытательными лабораториями и центрами технической экспертизы автомобилей при испытаниях и сертификации АТС для повышения достоверности оценок показателей свойств, при испытаниях и технической экспертизе, что исключит возможность допуска к эксплуатации АТС, не соответствующих требованиям безопасности;
- производителями АТС при осуществлении выходного выборочного кон
троля и периодических испытаний для повышения достоверности оценок и сниже
ния затрат на освоение производства новых моделей;
- высшими и средними учебными заведениями для использования в учебном процессе, что позволит повысить качество подготовки специалистов в области производства и эксплуатации АТС.
Разработанные теоретический базис и научно-прикладные основы методологии совершенствования технологического оборудования для технического сервиса позволяют повысить эффективность ТОиР и безопасность эксплуатации АТС, уменьшить массу выбросов вредных веществ автомобилями в окружающую среду.
Реализация результатов работы. Результаты исследований внедрены в ЗАО Промышленная группа «ГАРО» (г. Великий Новгород). Внедрены в сертификационном центре ООО «УНИК-АВТО» (г. Красноярск), в автосервисных предприятиях группы компаний «Медведь -Холдинг» (г. Красноярск), в учебный процесс на факультете транспорта ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет».
Апробация работы. В период с 1989 по 2012 гг. результаты исследований рассмотрены и одобрены на научно-технических конференциях на Ш Всесоюзной НТК «Диагностика автомобилей» ВСПУ (Улан-Удэ, 1989 г.), Всероссийских НТК с международным участием «Транспоргньге системы Сибири» (Красноярск, 1990-2005 гг.), ГУ, V и VI Всероссийских НТК «Полигранспоргньге системы» (Красноярск, 2006, 2007 гг., Новосибирск, 2009 г.), 42-й международной НТК «Автомобиль и окружающая среда» (Дмитров, 2003 г.), международных конференциях «Организация и безопасность дорожного движения в крупных городах» (Санкт-Петербург, 1997, 2004, 2006 гг.), 69-й конференции ААИ «Какой автомобиль нужен России?» (Омск, 2010 г.), 74-й конференции ААИ «Экология и энергетическая эффективность автотранспортных средств» (Дмитров, 2011 г.), Всероссийской НТК «Авиамашиностроение и транспорт Сибири» (Иркутск, 2012 г.).
Достоверность результатов, выводов и рекомендаций подтверждается проведенными натурными исследованиями и применением для экспериментальных работ современного сертифицированного и поверенного измерительного оборудования; обоснованием необходимого количества измерений и обработкой результатов лабораторных и натурных исследований методами статистического анализа.
Достоверность теоретических аспектов работы обеспечивается корректным использованием системного подхода, численных методов математического анализа и решения дифференциальных и разностных уравнений, метода последовательной линеаризации, методов математического и имитационного моделирования, методов видеорегистрации и цифровой обработки изображений, методов квалиметрии, колориметрии, аналитической геометрии, методов математической статистики. Теоретические основы построены на проверяемых данных и фактах, согласуются с опубликованными экспериментальными данными по теме диссертации.
Личный вклад автора заключается в формировании идеи и цели диссертационной работы; постановке задач и их решении; разработке теоретико-методологических и научно-методических положений для всех элементов научной новизны исследования; в новых методах, моделях и подходах на всех этапах выполнения диссертации -от научного поиска до реализации их на практике.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 51 печатная работа, из них 11 статей в изданиях из Перечня ВАК РФ, 12 патентов РФ, 1 учебное пособие с грифом УМО вузов РФ в области транспортных машин и транспортно-технологических комплексов, 27 научных статей в сборниках международных и всероссийских конференций.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка использованных источников, включающего 310 наименований и приложений. Работа изложена на 429 страницах машинописного текста и включает 67 таблиц, 119 рисунков и приложения с материалами результатов ис-
следований.
Анализ методических подходов к оценке технического уровня и качества гаражного оборудования
В России действует ГОСТ 4.112-89 «Система показателей качества продукции. Оборудование гаражное. Номенклатура показателей» [85], который устанавливает номенклатуру показателей качества гаражного оборудования для включения их в технические задания, технические условия и карты технического уровня и качества продукции.
В упомянутом стандарте все показатели объединены в следующие шесть групп: показатели назначения; показатели надежности; показатели экономного использования материалов и энергии; показатели эргономичности; экологические показатели; показатели безопасности.
Представляет интерес анализ ОТ как отечественного, так и зарубежного производства с точки зрения информации, которую предоставляет производитель или поставщик (продавец) и на основании которой потенциальный потребитель может сделать выбор в пользу того или иного производителя или образца оборудования.
В результате анализа рынка гаражного оборудования (по всем доступным источникам) установлены группы оборудования по назначению, которые сведены в табл. П.1. В столбце 1 табл. П.1 приведено наименование оборудования и приближенное количество моделей на российском рынке на момент исследования. Очевидно, что точное количество моделей определить сложно, так как производители работают над совершенствованием конструкций, вследствие чего модельный ряд постоянно обновляется и на смену старым приходят более совершенные образцы.
Как видно из представленного в табл. П.1 обзора, рынок гаражного оборудования по номенклатуре продукции насыщен неравномерно: по некоторым видам продукции на рынке присутствует около 10 моделей, по другим - 60 и более моделей.
Большое количество моделей одноименного назначения обуславливает возможность выбора образца оборудования для конкретного предприятия, что может быть осуществлено на основании анализа технических параметров и стоимостных показателей оборудования.
Как следует из табл. П.1, в характеристиках оборудования, представляемых производителями и поставщиками, отсутствуют показатели, предусмотренные ГОСТ 4.112-89, отражаемые в технических заданиях (ТЗ) и технических условиях (ТУ) производителей и характеризующие совершенство конструкции. Кроме того, отсутствуют показатели технологичности, стандартизации и унификации, надежности, безопасности, транспортабельности, эргономические, патентно-правовые и пр.
Необходимо заметить, что в соответствии с действующей системой допуска продукции на российский рынок гаражное оборудование при выпуске в обращение подвергается обязательному подтверждению соответствия установленным требованиям безопасности, которые сформулированы техническим регламентом «О безопасности машин и оборудования» [255] и ГОСТ Р 51151-98 «Оборудование гаражное. Требования безопасности и методы контроля»[91].
Поэтому при анализе и выборе образцов оборудования в торговой сети или у изготовителя априори предполагается, что представленное на рынке гаражное оборудование прошло процедуру подтверждения соответствия и имеет параметры и характеристики, соответствующие требованиям безопасности согласно указанному стандарту. Однако о том, какие конкретно числовые значения имеют эти показатели, производители не информируют потребителя, что затрудняет анализ сведений об оборудовании и, следовательно, оценку его технического уровня и конкурентоспособности.
На основании проведенного обзора и анализа ОТ проведем его классификацию.
Классификация как одна из простейших форм систематизации объектов позволяет упорядочивать знания о них, группировать их в кластеры с определенными признаками, свойствами, формулировать к ним определенные требования, находить и применять для их совершенствования определенные методические подходы, т. е. формировать вектор развития.
Известно множество классификаций ОТ [258, 259, 174]. Однако для системного анализа его как объекта настоящего исследования, не претендуя на революционность, новизну и универсальность, проведем классификацию по назначению, выделив в нем виды оборудования, на базе которых будем формировать научные подходы к его совершенствованию.
Итак, обратимся к рис. 1.1, на схеме которого указаны виды оборудования.
К уборочно-моечному оборудованию относятся специализированные струйно-щеточные автомобильные мойки туннельного и портального типов, универсальные шланговые мойки и установки высокого давления, пылесосы и пр.
Подъемно-осмотровое оборудование - автомобильные подъемники, осмотровые канавы, эстакады, опрокидыватели (кантователи) и гаражные домкраты.
Подъемно-транспортное оборудование - конвейеры, передвижные краны, кран-балки, тельферы, тележки.
Смазочно-заправочное оборудование - станции по замене моторных и трансмиссионных масел, передвижные установки по замене масел, ручные шприцы и механизированные устройства для подачи пластичных смазок под давлением.
Диагностическое оборудование - универсальные и специализированные сканеры для проверки электронных систем управления АТС и считывания кодов неисправностей: систем управления силовыми установками, АБС, ПБС, курсовой устойчивостью и пр.; осциллографы, диагностические пробники, компьютерные мотор-тестеры для проверки качества протекания рабочего процесса в ДВС.
аLINK2 Математические модели вариантов лазерных ИС, используемых для сравнительного нализа LINK2
В данном выражении каждый из членов суммы показывает роль того или иного показателя, влияющего на величину коэффициента качества. Например, отношение 0,8/(1 16) = 0,05 - доля влияния коэффициента сцепления шин с роликами на интегральный показатель качества: чем его значение больше, тем по этому показателю изделие качественнее.
Итак, метод профилей может быть использован для оценки конкурентоспособности гаражного оборудования, однако в случае его использования все свойства гаражного оборудования принимаются равновесомыми, что не всегда является обоснованным.
Методика выбора комплекта диагностического оборудования на основе генетического алгоритма. В Курганском машиностроительном институте В. Н. Шабуровым в 2005 г. вьшолнено диссертационное исследование [271] по оптимизации комплекта оборудования для предприятий, осуществляющих государственный технический осмотр автотранспорта с применением средств технического диагностирования. Результаты исследования таковы: установлены виды математических моделей закономерностей формирования потока поступления автомобилей на пункт технического осмотра (ПТО) и их параметры; предложена система критериев оценки эффективности функционирования ПТО, включающая в себя удельные затраты на проверку одного автотранспортного средства, сумму потерянного дохода и интегральный показатель эффективности; разработана математическая модель, алгоритм и программа для имитационного моделирования влияния выбранного варианта комплекта диагностического оборудования на критерии эффективности функционирования НТО.
С учетом многовариантности решения задачи оптимизация комплекта оборудования и технологического решения ПТО проводится путем кодирования комплектов оборудования и технологического решения ПТО двоичными кодами и использования генетического алгоритма для перебора вариантов.
В качестве целевой функции использовался интегральный показатель, включающий в себя удельные затраты и сумму потерянного дохода в расчете на один проверенный автомобиль. В результате исследований разработана методика определения оптимального комплекта диагностического оборудования и технологического решения для ПТО.
На основе результатов исследования даны практические рекомендации по выбору количества образцов диагностического оборудования для многоканальных ПТО (конкретное количество тормозных стендов, газоанализаторов, люфтомеров и пр.). Заслуживает внимания методика анализа эффективности ПТО, основанная на расчете удельных затрат и потерянных доходов.
Однако оценка технического уровня, конкурентоспособности и эффективности образцов оборудования одного назначения в работе не рассматривалась, не проводилась количественная оценка весомости свойств оборудования и их влияния на интегральные показатели эффективности.
Методика выбора диагностического оборудования на СТОА. В МАДИ (ГТУ) С. Д. Айларовым в 2009 г. выполнено исследование [9] по разработке методики выбора комплекта современного оборудования для поста диагностики станции технического обслуживания автомобилей (СТОА) с учетом его стоимости.
Исследования в работе построены на оптимизации трех направлений: стоимости комплекта оборудования; номенклатуры оборудования; модели оборудования.
При решении первой задачи - определение стоимости комплекта оборудования - учитываются следующие факторы: стоимость оборудования для участка, стоимость нормо-часа при использовании комплектов оборудования, коэффициент снижения времени выполнения диагностических воздействий в зависимости от применяемого комплекта диагностического оборудования, трудоемкость обслуживания автомобиля с диагностическим оборудованием и без него. Годовая трудоемкость диагностического участка СТОА определяется с помощью регрессионного анализа по однофакторной модели.
При определении стоимости и номенклатур оборудования (вторая задача) все механизмы и системы двигателя подразделяются на элементы с указанием оборудования, при помощи которого выявляются неисправности. Далее весь комплект оборудования группируется на модули по схожести применения, в результате чего получается несколько мини-комплектов для устранения неисправностей.
Для решения третьей задачи формируются факторы, которыми руководствуются при выборе оборудования. Факторы неравнозначны по своей весомости. Для определения приоритетных факторов применяется экспертный опрос (априорное ранжирование).
В результате выполненных исследований определены наиболее значимые факторы, влияющие на выбор номенклатуры и определение стоимости оборудования для зон и участков: трудоемкость работ; стоимость нормочаса; срок службы оборудования.
Рассмотренная методика предназначена для выбора комплекта диагностического оборудования для СТОА, однако в задачи исследования не входило определение весомости отдельных свойств оборудования и оценки их влияния на экономические показатели диагностического участка (зоны и пр.).
Выбор ОТ для постов и участков предприятий технического сервиса. В учебном пособии, подготовленном авторским коллективом Южно-Российского государственного университета экономики и сервиса (ЮРГУЭС) и МАДИ (ГТУ) [259], комплексно освещены и обобщены все вопросы, связанные с выбором, оценкой технического уровня и технической эксплуатацией ОТ. В нем отмечается, что сравнительная оценка двух моделей однотипного оборудования может производиться качественно и количественно с помощью ряда показателей.
Качественное сравнение двух и более моделей аналогичного ОТ производится путем сравнения их технологических возможностей, положительных и отрицательных свойств качества, которые могут проявиться в конкретных условиях эксплуатации. Количественная оценка производится по отдельным показателям, выбранным из трех групп.
Первая группа - экономические показатели: экономический эффект (годовой), руб.; средняя трудоемкость выполнения работ на оборудовании, чел.-ч; стоимость единицы работы на оборудовании, руб.; объем работы, выполненный на оборудовании в течение определенного промежутка времени.
Методика оценки адекватности математических моделей формирования погрешностей измерения ГПАТС
Подтверждение соответствия продукции обязательным требованиям безопасности, установленным техническими регламентами, осуществляется в рамках систем сертификации.
Анализ систем сертификации, действующих в РФ, показал, что в автотранспортной сфере с 90-х гг. прошлого века действует и доминирует «Система сертификации механических транспортных средств и прицепов» [216], учрежденная в рамках общероссийской Системы сертификации ГОСТ Р. Действие этой системы распространяется на выпускаемые в обращение на территории РФ транспортные средства и их компоненты (код продукции по ОКП - 45 0000). Данной системой регламентируются требования безопасности к транспортным средствам и их компонентам, которые являются обязательными для исполнения. Основными нормативными документами, регламентирующими сегодня методологию, схемы, процедуры и нормативы подтверждения соответствия, согласно закону «О техническом регулировании» являются технические регламенты «О безопасности колесных транспортных средств», «О безопасности машин и оборудования» и пр. [254, 255,256].
Гаражное оборудование (ОКП 45 7700) для автотранспортных средств и прицепов подлежит обязательному подтверждению соответствия на основании п. 61 «Перечень машин и оборудования, подлежащих обязательной сертификации для подтверждения соответствия требованиям технического регламента о безопасности машин и оборудования (утв. постановлением Правительства РФ от 15 сентября 2009 г. N 753) [255].
Также в РФ известна система добровольной сертификации на автомобильном транспорте (ДСАТ), учрежденная Минтрансом РФ [232, 214]. В рамках данной системы действуют «Правила добровольной сертификации колесных транспортных средств» [233], согласно которым транспортные средства, их компоненты и прочая продукция, в том числе гаражное оборудование, по всем другим свойствам, не относящимся к безопасности, могут сертифицироваться на добровольной основе.
Наряду с повышением качества и эффективности функционирования автомобильного транспорта России основными целями добровольной сертификации в рамках системы ДСАТ являются [232]: повышение конкурентоспособности продукции, услуг, работ автомобильного транспорта; содействие потребителям в компетентном выборе продукции, услуг, работ автомобильного транспорта; повышение доверия потребителей к реализуемым на автотранспортном рынке продукции, услугам, работам конкретных изготовителей (продавцов, исполнителей) и пр.
Трудно переоценить вклад «Системы сертификации механических транспортных средств и прицепов», «Системы сертификации ГОСТ Р» и всего сертификационного сообщества в обеспечение безопасности и качества продукции, применяемой в сфере автомобильного транспорта. Целенаправленное совершенствование систем сертификации, в т.ч. принятие технических регламентов «О безопасности колесных транспортных средств», «О безопасности машин и оборудования» и других регламентов, также значимо способствовало совершенствованию нормативной базы, процедур и механизмов оценки соответствия отечественной продукции установленным требованиям безопасности, а следовательно, и повышению ее качества.
Однако вклад сертификационной отрасли в обеспечение качества и конкурентоспособности продукции мог быть более весомым, если бы предметом ее интересов были не только обязательные требования безопасности, но и потребительские свойства продукции.
В мировой практике добровольная сертификация, стандартизация и оценка потребительских свойств продукции авторитетным органом по сертификации рассматриваются властью и бизнесом как важнейший фактор инновационного развития и конкурентной борьбы за выход на глобальные рынки, динамичного продвижения корпорациями, малыми и средними фирмами новых товаров и технологий в сферу их реального применения [73].
Вследствие специфики оценки потребительских свойств разной продукции и сложности формирования комплексных оценок качества и конкурентоспособности изделий применение традиционных подходов к сертификации потребительских свойств не дает должного результата.
Рассмотрим существующие подходы и механизмы сертификации продукции на примере ОТ для технического сервиса АТС. Традиционная методология и механизмы сертификации ОТ для ТОиР АТС, используемые в настоящее время, заимствованы из сферы обязательной сертификации продукции и предусматривают отбор и идентификацию образца сертифицируемой продукции, его испытания и определение показателей свойств, а затем оценку соответствия показателей образца требованиям, установленным нормативными документами (НД). Предусматривается также (в зависимости от схемы сертификации) анализ состояния производства и инспекционный контроль. По результатам комплекса мероприятий выдается сертификат о соответствии продукции требованиям НД.
В случае добровольной сертификации продукции сегодня применяются аналогичные процедуры, однако при этом оговаривается, что добровольная сертификация не должна дублировать обязательную, и может проводиться на соответствие требованиям других НД, не предназначенных для обязательной сферы и выбранных (или специально разработанных прогрессивных НД) заявителем.
Таким образом, добровольная сертификация сегодня основана на определении показателей свойств Q, продукции (/ = 1, ..., п - порядковый номер оцениваемого свойства продукции; п - количество оцениваемых показателей продукции) и сравнении их с нормативными значениями Q, „. При соблюдении условия в зависимости от требований НД продукция считается соответствующей требованиям НД, что и подтверждается сертификатом соответствия.
Как следует из анализа вышерассмотренных процедур, добровольная сертификация, основанная на принципах обязательной сертификации (1.23) и (1.24), не предоставляет производителям и потенциальным потребителям продукции сравнительной информации по показателям качества данной продукции всех других производителей, поставляющих ее в рассматриваемый сегмент рынка, и не стимулирует их к конкуренции и освоению новых видов продукции.
Следовательно, можно констатировать, что добровольная сертификация ОТ по потребительским свойствам как инструмент повышения конкурентоспособности и качества продукции сегодня не работает и причина этого - несовершенство ее методологии.
Обоснование представительности выборки измерений ДОГД при использовании статических моделей
Рассмотрим кратко базовые принципы квалиметрии, которые будем использовать [8]. Квалиметрия (лат. qualis - какой, какого качества + гр. metreo -измерять) - область науки, объединяющая методы количественной оценки качества продукции. Один из базовых принципов квалиметрии состоит в том, что качество оцениваемого объекта характеризуется совокупностью свойств, упорядоченной в виде многоуровневой иерархической структуры, - деревом свойств. И сущность проблемы заключается в отыскании правил построения дерева свойств (т. е. правила последовательной декомпозиции понятия «качество»), с помощью которых с учетом конкретных условий оценки можно было бы для каждого подвергающегося оценке объекта получать с относительно небольшими затратами соответствующее дерево свойств.
Применительно к нашей задаче формируется массив однородного по назначению оборудования, для каждого образца которого требуется найти комплексный показатель технического уровня и качества, а сам массив ранжировать.
Согласно квалиметрии формирующая качество оборудования совокупность свойств, разлагается до уровня простых и измеряемых свойств. Комплексный показатель качества KkJ оборудования определяется как среднее взвешенное арифметическое Kkj=TQ,jGi, (2.82) ;=i где Q,j - простые свойства оборудования, где / = 1,..., п, п - количество рассматриваемых свойств оборудования;у = 1, ..., т, т - количество образцов оборудования в рассматриваемом массиве; G, - коэффициенты весомости свойств оборудования. Поскольку значения отдельных показателей свойств имеют разные единицы измерения, проводится нормирование значений этих показателей: к Q -4 " ?,"-?,6р (2.83) где К}] - нормированный (относительный) показатель /-го свойства у -го варианта объекта; qfp - браковочное значение /-го показателя (принимается меньшим меньшего значения из рассматриваемого массива); эт - эталонное значение /-го показателя (принимается большим большего значения из рассматриваемого массива). Итоговая оценка качествау -го варианта объекта может быть вычислена по формуле (2.84) где Kkj - комплексный показатель качествау -го объекта. В практике квалиметрических расчетов применяется много методов определения весовых коэффициентов [8]: экспертный метод определения весовых коэффициентов; метод статистической обработки проектов; метод предельных и номинальных значений; метод предельно допустимых значений показателей; метод коэффициентов системы линейных уравнений; метод частных коэффициентов корреляции и др.
Наиболее распространенным является экспертный метод. Однако он не лишен недостатков. Основным недостатком определения весовых коэффициентов экспертным методом является сложность подбора экспертов. Кого должно привлекать лицо, принимающее решение, в качестве экспертов при оценивании гаражного оборудования? Может быть, группу автослесарей? А может быть, инженеров-технологов по ТОиР автомобилей? При любом сочетании специалистов мнения экспертов по своей природе субъективны. Поэтому желательно применять другие методы, которые позволяют объективно обосновать и оценить коэффициенты весомости свойств ОТ.
В квалиметрической литературе [8] отмечается, что экспертный метод в принципе должен применяться тогда, когда коэффициенты весомости не могут быть определены расчетными методами.
Анализ некоторых аналитических методов расчета коэффициентов весомости (метод предельных и номинальных значений; метод предельно допустимых значений показателей) показал, что они оперируют понятиями предельно допустимых Рпр и средних Рср значений показателей Рь ..., Р„ продукции [213]. Анализ этих методов определения коэффициентов весомости свойств гаражного оборудования показал, что теоретически они могут быть применены, но в связи с неизученностью рассматриваемого вида продукции значения предельно допустимых показателей потребительских свойств не определены, а их связь с уровнем качества не установлена. Обоснование этих параметров - тема отдельного научного исследования, без решения которого невозможно применение данных методов.
В результате анализа вышеназванных методов определения весовых коэффициентов по литературным источникам [8, 213] автором был сделан вывод [41, 54, 69], что применительно к решаемой задаче оценки технического уровня, конкурентоспособности и эффективности ОТ для ТОиР автомобилей наиболее обоснованными с математической точки зрения и объективно определяющими коэффициенты весомости свойств оборудования в различных условиях эксплуатации могут являться два метода: метод коэффициентов системы линейных уравнений и метод частных коэффициентов корреляции.
